拉伸法测钢丝的杨氏模量教案.doc

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1、中国地质大学长城学院教案首页教师姓名刘永刚所在教研室物理教研室审批周惟公课程名称大学实验物理计划学时64已完成学时20授课时间大学二年级授课班级大学二年级所有理工科本次课章节及内容拉伸法测金属丝杨氏模量教学目标：1.学会测量杨氏模量的一种方法（静态法）；2.掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理（放大法）；3.学习用逐差法处理实验数据。教学重点：1.掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理（放大法）；2.学习用逐差法处理实验数据。教学难点：1.掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理（放大法）2.三水平，三垂直的操作要领。教学过程

2、设计（内容、时间、环节、方法、手段安排）：一、检查学生预习报告：内容是否完整，表格是否正确二、教师讲述引述（5分钟）材料受力而发生形变，在弹性限度内，材料的强度与应变（相对移动）之比为一常数亦弹性模量，条形物体（钢丝）沿纵向的弹性形变为杨氏模量，反映材料形变与内部受力关系的物理量，是工程上常用的常数。测量方法有拉伸法、梁的弯曲法、振动法等。实验目的（5分钟）1.学会测量杨氏模量的一种方法（静态法）；2.掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理（放大法）；3.学习用逐差法处理实验数据。实验仪器及用具介绍（5分钟）介绍实验仪器的

3、结构原理、操作方法及使用时应注意的要点（边讲解边操作）杨氏模量测定仪、金属丝、水准泡、光杠杆、直尺望远镜组、螺旋测微计、直尺、钢卷尺实验原理分析（30分钟）1.理解杨氏模量2.用光杠杆测微小长度L实验内容及步骤（15分钟）1．调节仪器装置2．测量数据布置思考题三、学生操作，教师巡回辅导（120分钟）四、检查数据，教师签字。中国地质大学长城学院教案正文时间教学目标教学内容教学方法/min材料受力而发生形变，在弹性限度内，材料的强度与应变（相对移动）之比为一常数亦弹性模量，条形物体（钢丝）沿纵向的弹性形变为杨氏模量，多媒体

4、0、实验简介5反映材料形变与内部受力关系的物理量，是工程上常用的常数。测量方法有讲述拉伸法、梁的弯曲法、振动法等。1、学会测量杨氏模量的一种方法（静态法）；多媒体1、实验目的2、掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理（放大法）；5讲述3、学习用逐差法处理实验数据。杨氏模量测定仪、金属丝、水准泡、光杠杆、直尺望远镜组、螺旋测微计、2、实验仪器同上直尺、钢卷尺1、杨氏模量胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力与形变成正比，设长为l，设其长度为L，截面积为S,在受到沿长度方向的外力F的作用下伸长L，则LF/SE（1）L2其中

5、单位为N/m(牛顿/平方米)。实验证明，杨氏模量与外力F、物体的长度L和截面积S的大小无关，只取决于被测物的材料特性，它是表征12Sd固体性质的一个物理量。设金属丝的直径为d，则4，杨氏4FL共同分析Y2模量可表示为：dL(2)设问引导创新培养3、实验原理30多媒体上式表明：长度为L、直径为d、外力相同的条件下，杨氏模量大的金板书属丝伸长量小，二杨氏模量小的伸长大，因而杨氏模量表示材料抵抗外力的讲述产生的伸长或收缩变形的能力。由（2）可知，测量杨氏模量时，伸长量L较小时，L不容易测量，因而杨氏模量装置是围绕

6、测量L而设计的。2、用光杠杆测微小长度LR1金属丝2R0Db砝码金属丝夹图1光杠杆的测量原理光路图微小长度L测量，需要光杠杆与望远镜标尺组配合使用如上图所示，从望远镜标尺R发出的物光经过远处光杠杆的镜面反射后到达望远镜，被观察者在望远镜中看到。开始时，光杠杆的镜面处于垂直状态，从望远镜中看到R的标尺R上的刻度读数为0。实验中如果光杠杆的前足固定，而后足的支撑点（金属丝夹）有与外力砝码作用向下改变了L微小长度，则光杠杆就会改变一个角度,使镜面偏转角度，而镜面上的反射光会相应地改变2的角R度，此时观察到的

7、标尺R的刻度变化到了1的位置。根据上图中的几何关系可知LRR10tantan2bD式中b为光杠杆后足尖到两前足尖连线的垂直距离，D为光杠杆镜面与直尺L之间的距离。由于角很小，tan，tan22，所以bRRR102DD,消去,得bLR2D(3)将（3）式代入（2）式得4FL8FLD8mgLDE222dLdbRdbR(4)Fmg，m为砝码质量。其中，b为光杠杆臂长，L为钢丝的实际伸长量，d为金属丝直径，F为外加力，L为拉伸前金属丝长度。1.调节仪器装置1

8、、将测定仪支架调成竖直；2、调整望远镜标尺及位置，调光杠杆及位置；3、从望远镜边“外视”，在平面镜寻找标尺的像；4、对准望远镜“内视”调出清晰的标尺像。2.测量数据R1、仪器调好后，从望远镜中记下此时十字叉丝横线对准的标尺刻度0。共同分析2、按顺序逐个增加金属丝下端砝码（七个），即从320g到1920g，并设问引导逐