大学物理实验《用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量》

用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量一、实验目的1•学会用光杠杆法测量杨氏弹性模量；2. 掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；3. 学会用逐差法处理实验数据；4. 学会不确定的计算方法，结果的正确表达；5. 学会实验报告的正确书写二、实验仪器杨氏弹性模量测量仪（型号见仪器上）（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、钢卷尺（0-200cm,0.1、游标卡尺（0-150mm,0.02）、螺旋测微器（0-150mm,0.01）三、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AL，则在金属丝的弹性限度内，有：FSALL我们把E称为杨氏弹性模量An=2a如上图:AL=tga沁a(An=n一n)20xF1丿8FLD兀d2x-An兀d2—An2DE-S—4AL四、实验内容＜一＞仪器调整杨氏弹性模量测定仪底座调节水平；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1.5-2.0m左右位置上；粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节到等高，望远镜上的缺口、准星对准平面镜中心，并能在望远镜上方看到尺子的像；细调望远镜：调节目镜焦距能清晰的看到叉丝，并先调节物镜焦距找到平面镜然后继续调节物镜焦距并能看到尺子清晰的像；6.n0一般要求调节到零刻度。

＜二＞测量计下无挂物时刻度尺的读数n；07. 依次挂上lkg的砝码，七次，计下n,n,n,n,n,n,n1234567依次取下lkg的砝码，七次，计下n',n',n',n',nn',n'；1234567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；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d1. ＜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2. 逐差法采用隔项逐差：—(n-n)+(n-n)+(n-n)+(n-n)An—40516273—3. 4注：上式中的An为增重4kg的金属丝的伸长量五、实验数据记录处理金属丝伸长量A二(A4—A0)+(A二A1)+(A6—A2)+(A厂A3)二1.82cm4:1iS=z=0.02cm“4-1A=-S2+A2=0.05cmAn仪d+d+d+d+d+d金属丝直径：d=—i23456=0.600mm6S=n6-1=0.002mmim.(kg)加砝码减砝码平均值a=A-Aii+4i不确定度000.000.010.001.84110.470.490.481.82A=0.05cm220.940.980.961.80A331.381.401.391.8245451.832.291.852.311.842.30A=A±AA=L82±0.05cm662.772.752.76773.213.213.21直径未加载加满载0.6010.6010.5990.599平均值d=0.600mmd上d中0.6010.6010.6000.600不确定度：Ad=0.005mmd0.6020.6010.5960.598d=d±A=0.600±0.005mm下d螺旋测微器零点读数：0.000mm;游标卡尺零点读数0.00mmI''A=YSn2"仪2=O.005^（注意：4为下表中第5列数据）其他数据结果表达D=150.20土0.05cmL=68.20土0.05cmx=76.60±0.02mm百分差：_3%〜2%E=(2.04土0.13)x1011N/m2（以上各公式请把自己实际实验数据代入计算，A仪为仪器误差值，根据实际测量所用仪器查询）8X4.°°°X9・80X6&20X10-2xl5°.2Ox10-2二细x心N/m23.14x(0.600x10-3)2x76.60x10-3x1.82x10-2X2.04X1011参考值：轧二2.000~2.100x1011N/m2百分差：2.04x1011—2.000x10112.000x1011x100%=—3%-2%E-E2.04x1011-2.100x1011亠x100%=—E2.100x10110六、实验注意事项及误差分析（此部分请同学根据自己实验情况写，勿抄袭！）＜一＞注意事项：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；＜二＞误差分析：1. 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；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。

以上数据处理方法、结果表达方式可以参考，但并非实验真实数据，请大家采用自己实验所得数据，切勿抄袭结果！。