大学物理实验报告-钢丝的杨氏模量测量.doc

大学物理实验报告-钢丝的杨氏模量测量 本实验报告旨在测量钢丝的杨氏模量，通过对钢丝的伸长量测量，并计算出钢丝的杨氏模量。实验原理基于胡克定律，即应力和应变之比是一个常数，即杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的构造、化学成分及其加工制造方法有关。 实验仪器包括光杠杆、砝码、望远镜和标尺。实验前，先要熟悉实验用的仪器，了解仪器的构造，仪器上各个部件的用途和调节方法，以及实验中要注意的问题。实验步骤包括调节仪器、测量金属丝的伸长量、数据处理和计算杨氏模量。 在实验中，首先需要调节光杠杆的平台 F 与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。然后，调节支架底脚螺丝，确保平台水平，调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上外表共面。接着，调节光杠杆的镜面和刀口，确保镜面和刀口平行，并将刀口放在平台的槽，支脚放在管制器的槽，刀口和支脚尖应共面。 在测量过程中，首先记录望远镜中标尺的读数 r0 作为钢丝的起始长度。然后，在砝码托上逐次加 500g 砝码，观察每增加 500g 时望远镜中标尺上的读数 ri，然后再将砝码逐次减去，记下对应的读数 ri，取两组对应数据的平均值。接着，用米尺测量金属丝的长度 L 和平面镜与标尺之间的距离 D，以及光杠杆的臂长 l。 在数据处理中，首先用螺旋测微计测金属丝直径 d，上、中、下各测 2 次，共 6 次，然后取平均值。将 d 每隔四项相减，得到相当于每次加 2000g 的四次测量数据，并求出平均值和误差。将测得的各量代入式〔5〕计算 E，并求出其误差〔ΔE/E 和 ΔE〕，正确表述 E 的测量结果。 通过作图法把式〔5〕改写为〔6〕其中 在一定的实验条件下，M 是一个常量，假设以为纵坐标，Fi为横坐标作图应得一直线，其斜率为 M。由图上得到 M 的数据后可由式〔7〕计算氏模量。 通过本实验，学生可以学习杨氏模量的测量方法，理解胡克定律的应用，并掌握数据处理和计算的方法。同时，学生也可以了解实验仪器的构造和使用方法，提高实验操作的能力和实验数据的处理能力。