【用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告总结计划x】

金属丝杨氏模量的测定实验报告

【实验目的】

学会用拉伸法测量杨氏模量；

掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；

学会用逐差法处理实验数据；

学会不确定度的计算方法，结果的正确表达；【实验仪器】

YWC-1 杨氏弹性模量测量仪（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）钢卷尺（ 0-200cm , ）、游标卡尺 (0-150mm, 、螺旋测微器 (0-150mm,

【实验原理】

在外力作用下，固体所发生的形状变化成为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。

本实验中，只研究金属丝弹性形变，为此，应当控制外力的大小，以保证外力去掉后，物体能恢复原状。

最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长 L ，截面积为



S ，沿长度

方向施力



F



后，物体的伸长



L ，则在金属丝的弹性限度内，有：

F

E

S

L

L

我们把 E 称为杨氏弹性模量。

如上图：

L

tg

x

x

L

n

（ n

n2 n0 ）

n

2D

2

D

F

F

1 d 2

8FLD

E

S

4

L

x

d 2 x n

n

2D L

真实测量时放大倍数为 4 倍，即 E=2E

【实验内容】

<一 > 仪器调整

1、杨氏弹性模量测定仪底座调节水平；

2、平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；

3、将望远镜放置在平面镜正前方左右位置上；

4、粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节等高 , 望远镜的缺口、准星对

准平面镜中心，并能在望远镜外看到尺子的像；

5、调节物镜焦距能看到尺子清晰的像，调节目镜焦距能清晰的看到叉丝；

6、调节叉丝在标尺

2cm 以内，并使得视差不超过半格。

<二 >测量

1、 记下无挂物时刻度尺的读数

n0；

2、依次挂上 100g

的砝码， 8 次，计下 n1, n2 , n3 , n4

, n5 , n6 , n7；

的砝码， 8 次，计下 n0

‘， n1

' , n2

' , n3

' ,n4

' ,n5

'

'；

3、依次取下 100g

, n6 ' ,n7

4、用米尺测量出金属丝的长度

L （两卡口之间的金属丝） 、镜面到尺子的距离

D；

5、用游标卡尺测量出光杠杆

x 、用螺旋测微器测量出金属丝直径

d 。

<三 >数据处理方法——逐差法

实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。

逐差法采用隔项逐差：

n

(n4 n0 ) (n5

n1 ) (n6 n2 ) ( n7 n3 )

4

3. 注：上式中的

n 为增重 400g

的金属丝的伸长量。

【实验数据记录处理】

【结果及误差分析】

光杠杆、望远镜和标尺所构成的光学系统一经调节好后，在实验过程中就不可在移动，否则，所测的数据将不标准，实验又要重新开始；

不准用手触摸目镜、物镜、平面反射镜等光学镜表面，更不准用手、布块或任意纸片擦拭镜面；

实验测数据前没有事先放上去一个2kg 砝码，将金属丝拉直， 作为一个基准点；

用游标卡尺在纸上测量 x 值和螺旋测微器测量读数时易产生误差；

测量金属丝长度时没有找准卡口；

6. 米尺使用时常常没有拉直，且应该注意水平测量 D，铅垂测量 L；

在加减砝码是应该注意轻放，避免摇晃。附：真实数据图