金属丝杨氏弹性模量的测定及其实验数据
【 实验目的 】
1.学习静态拉伸法测金属丝的杨氏模量。
2.掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
3.利用有效的多次测量,及相应处理方法来减小误差。
【 实验仪器 】
杨氏模量测量仪,光杠杆,望远镜尺组,米尺,游标卡尺
【实验原理】
根据胡克定律,金属丝的杨氏弹性模量, L是一个微小长度变化量,当金属丝直径为0.5毫米时, L约为10-5米。实验中采用光杠杆镜尺法测量。 利用光杠杆镜尺法由几何原理可得,光杠杆的放大倍数为β=2D/b,一般D=1.5—2.0米,b=7.0厘米,所以放大倍数约为40倍。通过在增加(减)砝码的同时测出标尺读数Xi和其他的长度量L、D、d、b,就能求得金属丝的杨氏弹性模量Y.
【实验内容】
1.调整支架,使金属丝处于铅直位置
2.调光杠杆和望远镜,使能在望远镜中看清标尺像,并无视差。
3.通过增减砝码,测出相应的标尺读数Xi′和Xi″(共加五个砝码),由Xi= Xi′/ Xi″,用逐差法求出?Xi。重复一次。
4.测出L、D、d、b,重复六次,求出杨氏模量,
【 注意事项 】
1.仪器一经调好,测量开始,切勿碰撞移动仪器,否则要重新调节,老师检查数据前也不要破坏调节好的状态,否则一旦有错误,将难以查找原因或补作数据。
2.望远镜、光杠杆属精密器具,应细心使用操作。避免打碎镜片,勿用手或他物触碰镜片。
3.调节旋钮前应先了解其用途,并预见到可能产生的后果或危险,不要盲目乱调,以免损坏仪器,调节旋钮时也不要过分用力,防止滑丝。
4.用螺旋测微计测量钢丝直径时,要端平测微计,避免钢丝弯曲,【 数据处理 】
1.增减重量时钢丝伸缩量的记录数
【 思考题 】
1.在本实验中,为什么可以用不同精确度的量具测量多种长度量?为什么有些需要多次测量,有些单次测量就可以?
2. 如何用十几个砝码即快又精确地测量出金属丝的平均伸长量,应该用什么方法来计算?
3.光杠杆法可测微小长度变化,其主要是采用了光放大原理,放大率为 β=2D/b 。试分析能否一味以增大 D ,减小 b 的手段来提高 β ?
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