"用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量.ppt"
这篇资源主要介绍了用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量的实验原理和步骤。实验目的包括学会测量杨氏弹性模量的一种实验方法、掌握用光杠杆放大原理测量微小形变量的方法、学会用逐差法和作图法处理数据。
实验仪器包括测量杨氏模量专用装置、钢尺、卷尺、游标卡尺、千分尺等。
实验原理是基于形变的概念。在外力作用下固体所发生的形状变化称为形变。外力撤消后能完全恢复原状的形变称为弹性形变。如果外力过大,外力撤消后物体不能完全恢复原状,这样的形变称为范性形变。本实验只研究弹性形变。
实验原理中最简单的形变是棒状物体受外力作用力后伸长或缩短。设物体长为 L,截面积为 s,沿长度方向施力为 F 后,物体伸长(或缩短)为ΔL。比值 F/s 为单位面积上的作用力,称为应力 σ。比值ΔL/L 为物体的相对伸长(或缩短),称为应变。在物体的弹性限度内,应力与应变成正比。比例系数LLsFyΔ=称为杨氏弹性摸量。
光杠杆的原理见下图。增(减)砝码时,金属丝将伸长(或缩短)ΔL,光杠杆的后足尖也随着圆柱体 C 一道下降(或上升)ΔL,而前面两足保持不动,于是主杆转过一个角度θ,同時平面镜的法线也转过相同的角度θ。用望远镜 T 和标尺 N 测得角θ,设光杠杆后足到前两足连线的距离为 l, 可算出ΔL/l=θtg。
实验步骤包括调节镜系统、观测伸长的变化、准确测量有关数据等。实验中需要注意镜尺系统调整符合要求后,整个实验过程中都要保证平面支架前两足和望远镜、标尺的位置不应有任何变动。
数据处理中可以采用逐差法和作图法处理数据,分别求出所测钢丝的杨氏弹性模量 y。思考题包括测钢丝的伸长量时,为什么要取增减砝码的伸长之平均值?推导相对不确定度合成公式 E=Δy/y。利用该式分析本实验的总不确定度主要来源于哪一个测量量。怎样理解光杠杆的放大原理?