杨氏模量实验报告 (2).doc

南昌大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称:金属丝杨氏模量得测定学院:食品学院专业班级:食品科学与工程152班学生姓名:彭超学号:5603115045实验地点:基础实验大楼B106座位号:实验时间:第四周星期二下午十六点开始实验目得:1、学会测量杨氏模量得一种方法,掌握“光杠杆镜”测量微小长度变化得原理2、学会用“对称测量”消除系统误差3、学****如何依实际情况对各个测量进行误差估算4、练****用逐差法、作图法处理数据二、实验原理:在外力作用下,固体材料所发生得形状变化称之为形变。形变分为弹性形变与范性形变。如果加在物体上得外力停止作用后,物体能完全恢复原状得形变称之为弹性形变;如果加在物体上得外力停止作用后,物体不能完全恢复原状得形变称之为范性形变。     在许多种不同得形变中,伸长(或缩短)形变就是最简单、最普遍得形变之一。本实验就是针对连续、均匀、各向同性得材料做成得丝,进行拉伸试验。设细丝得原长为L,横截面积为S,两端受拉力(或压力)F后,物体伸长(或缩短)。而单位长度得伸长量称为应变,单位横截面积所承受得力称为应力。根据胡克定律,在弹性限度内,应力与应变成正比关系,即式中比例系数E称为杨氏弹性模量,简称杨氏模量。实验证明,杨氏模量与外力F、物体得长度L与截面积S得大小无关,而只决定于物体得材料。杨氏模量就是表征固体材料性质得一个重要物理量,就是选定机械构件材料得依据之一。 由上式得在国际单位制(SI)中,E得单位为实验证明,杨氏模量与外力F、物体长度L与横截面积S得大小无关,只取决于被测物得材料特性,它就是表征固体性质得一个物理量设金属丝得直径为d,则而就是一个微小长度变化(在此实验中 ,当L≈1m时,F每变化1kg相应得约为0、3mm)。因此,本实验利用光杠杆得光学放大作用实现对钢丝微小伸长量得间接测量。上图就是光杠杆镜测微小长度变化量得原理图。左侧曲尺状物为光杠杆镜,M就是反射镜,b为光杠杆镜短臂得杆长,D为光杆杆平面镜到尺得距离,当加减砝码时,b边得另一端则随被测钢丝得伸长、缩短而下降、上升,从而改变了M镜法线得方向,使得钢丝原长为时,从一个调节好得位于图右侧得望远镜瞧M镜中标尺像得读数为;而钢丝受力伸长后,光杠杆镜得位置变为虚线所示,此时从望远镜上瞧到得标尺像得读数变为。这样,钢丝得微小伸长量,对应光杠杆镜得角度变化量,而对应得光杠杆镜中标尺读数变化则为。由光路可逆可以得知,A对光杠杆镜得张角应为。从图中用几何方法可以得出:将两式联立后得式中,相当于光杠杆镜得长臂端D得位移叫做光杠杆得放大倍数,由于,所以,从而获得了对微小量得线性放大,提高了得测量精度这种测量方法被称为放***。由于该方法具有性能稳定、精度高,而且就是线性放大等优点,所以在设计各类测试仪器中有着广泛得应用考虑到金属丝受外力作用时存在着弹性滞后效应,也就就是说钢丝受到拉伸力作用时,并不能立即伸长到应有得长度,而只能伸长到。同样,当钢丝受到得拉伸力一旦减小时,也不能马上缩短到应有得长度,仅缩短到。因此实验时测出得并不就是金属丝应有得伸长或收缩得实际长度。为了消除弹性滞后效应引起得系统误差,测量中应包括增加拉伸力以及对应地减少拉伸力这一对称测量过程,实验中可以采用增加与减少砝码得办法实现。只要在增、减相应重量时,金属丝伸缩量取平均,就可以消除滞后量得影响。即 实验仪器: