用拉伸法测定钢丝的杨氏模量—伍

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,用拉伸法测定钢丝的杨氏模量,实验结束时整理好仪器，板凳放在桌子底下，垃圾带出实验室,依据序号，按号入座,实验开始前，,不要动仪器,1,实验目的,1,.,学习用,静态,拉伸法测量金属丝杨氏模量，掌握光杠杆测定微小伸长量的原理；,2.,初步学会调节、使用望远镜；,3.,巩固练习三种基本长度测量仪器的使用。,实验内容,测量给定钢丝的杨氏模量,2,实验原理,杨氏模量（,Youngs modulus,），是材料力学中的名词。,根据胡克定律：在弹性限度内，弹性体的相对伸长,D,L/L,与物体的应力,F/S,成正比，可表示为,其中比例系数就是该材料的杨氏弹性模量，简称杨氏模量,。,量纲是,Nm,-2,金属丝,应力,F,砝码,应变,S,L,L,S,3,实验原理,钢丝的横截面积,代入上式，得:,F,:砝码对钢丝所产生的重力(F=mg),L:钢丝长度(用直尺测量),d,:钢丝的直径(用螺旋测微计测量),L,：,钢丝的伸长量，为一个不易测量的小量,（采用光杠杆放大原理来测量）,4,光杠杆放大原理,l,直尺,钢丝,砝码盘,L,x,反射镜法线,l,D,x,0,x,2,放大倍数,5,测量公式,F,:砝码对钢丝所产生的重力(F=mg),L:钢丝长度(用卷尺测量),d,:钢丝的直径(用螺旋测微计测量),D：,光杠杆镜面到标尺的垂直距离（用,卷尺,测量）,l:,光杠杆,前后足的垂直距离,(用游标卡尺测量）,x:,增加砝码使望远镜中的标尺位置发生变化的量,6,实验仪器,望远镜,直标尺,金属丝,光杠杆,杨氏模量测定仪,平台夹头,镜尺机构,砝码,准星,缺口,调焦旋钮,锁紧螺钉,目镜,游标卡尺,螺旋测微计,卷尺,俯仰螺钉,7,螺旋测微计（千分尺）,砧台,螺杆,固定套管,微分筒,限压棘轮,锁定装置,弓形尺架,最小刻度,量程,千分尺使用之前应先读零点读数，然后将测量值减去零点读数才是被测物体的真实值。同时要注意零点读数的正负。例如下图：,另外：测量时应注意，当测砧面快接触到被测样品时一定要用棘动轮，不能用微分筒,读数为：,-0.013mm,读数为：,0.0,62,mm,8,螺旋测微器,的读数,0,1,2,固定套管,：,每刻度为,1,毫米,45,0,40,半刻度,微分筒,：,50,等分主尺上的,0.5,毫米，每等分为,0.01,毫米,微分筒,每转,1,周，,固定套管,就沿轴线直进（或退）,0.5,毫米，若旋转,n,个最小分度（包括估读分度），则,l=0.01n,毫米,测量读数,=,固定套管,刻度,+,微分筒,刻度,+,估读位,固定刻度：,2,可动刻度：,45.9,是否超过半刻度？,是,。,L= 2 .5 + 0.459= 2.959 mm,9,螺旋测微器,的读数,固定刻度：,0,是否超过半刻度？,不太清楚,。,0,5,45,可动刻度：,49.1,说明没有超过半刻度线,0,测量读数=,固定套管,刻度+,微分筒,刻度（包括估读位,）,L=0+ 0.491 = 0.491 mm,10,游标卡尺,内径卡尺,外径卡口,主尺,拇指推触点,锁紧螺钉,测深定度尺,11,游标卡尺,123mm,480.02=,0.96mm,L=123+0.96 = 123.96 mm（不估读）,12,实验步骤,1、将光杠杆放置好，调平面镜镜面竖直。,将光杠杆放在平台上，两前足放在平台前面的横槽内,后足放在活动金属丝夹具上，但不可与金属丝相碰,13,实验步骤,2移动望远镜底座，标尺位置。使眼睛直接看到平面镜里直尺的像，注意：,不是通过望远镜看到直尺的像。,14,实验步骤,3、调节聚焦手轮（焦距调小），使望远镜看清平面镜。调整望远镜的位置和仰俯螺钉，使平面镜在望远镜视场正中。,15,实验步骤,4、调节望远镜焦距（焦距放大），使望远镜可以看见平面镜里直尺的像,16,实验步骤,5、调节目镜旋钮使“丰”字叉丝清晰，调焦使标尺像清晰无视差,物镜,准星,物镜,调焦,目镜,视差产生的原因：由于度量标尺（分划板）与被测物体（像）不共面，使得当眼睛晃动（观察位置稍微改变）时，标尺与被测物体之间会有相对移动。,17,实验步骤,6、加上初始负载（一块砝码），拉直钢丝。,7、调整标尺位置或平面镜倾斜程度，记录数据前标尺读数应在10cm以下。,8、开始加砝码测数据。实验中手勿压桌面和在桌面加减东西。加的砝码缺口应相互错开，防止事故。,18,记录数据,砝码个数,0,1,2,3,4,5,6,标尺读数,mm,加,不记,数据,减,不记,数据,平均,序号,i,1,2,3,平均,x,i,=,x,i,+3,x,i,砝码质量：,360,g,用逐差法处理数据。,19,记录数据,测量次数,1,2,3,4,5,6,d,测量钢丝直径,d,测量其它量,D=,m,m,；,l=,m,m,；,L=,m,m,；,20,数据处理,计算每个分量的平均值及不确定度：,21,使用计算器计算A类不确定度,1、清除数据和模式（SHIFT+CLR;选3；=）,2、模式选择（,MODE;选2 ，SD:标准差,）,3、数据输入（,x,1,M+;x2 ,M+;.,）在SD模式中， 起DT键的作用,4、计算贝塞尔公式，,(SHIFT+2;选3；=）,5、用结果除以,22,数据处理,23,24,仪器不是主要误差来源时，如何处理？,例：,米尺测量人的身高，米尺的分度值为1mm，但我们知道，测量的不确定度远大于这个值。我们可以经验地估计一个置信区间半宽，如1cm，并采用均匀分布，则,24,数据处理,25,