杨氏弹性模量的测量
[预习思考题]
1.使用螺旋测微器的注意事项是什么,棘轮如何使用,螺旋测微器用毕还回盒内时要作何处理,
答:使用螺旋测微器测物时,手要握螺旋测微器的绝热板部分,手上不能有汗渍;被测物接触测砧之前,应旋转棘轮,切不可拧微分套筒,否则会损伤测砧,测值也不准确。砧台夹住被测物时,听到棘轮发出“咯咯”声响,立刻停止旋转。螺旋测微器还回盒内时,要将微分筒退旋几转,使砧台间留有一定空隙,避免热胀使螺杆变形。
8FLR 2.
Y= 中哪几个量是待测量,关键是测准哪几个量,这些量2πdb?n
都是长度量,却使用了不同的量具和
,这是根据什么考虑的,此公式的适用条件是什么,
答:公式中有L、R、d、b、Δn等五个待测量。测准Δn和d是实验成功的关键。由Y的不确定度传播公式:
uuuuu2222d,nbLRu,Y(),(),4(),(),()可知,Y的不确定度是各直LRbd,n
接测得量的不确定度的总和,因而,一般考虑各量的不确定度按等影响原则分配,即每个直接测得量的不确定度对合成不确定度的贡献大致相同;也就是说,按照不确定度的合理分配来确定每个长度量用什么测量工具。在测量中,过高地追求某一两个量的精确度,对最后合成不确定度的影响并不大,因而无意义。比如L和R都大于50cm,用米尺测量完全能满足
,不必考虑选用精确度更高的仪器。公式应满足的实验条件有三:? 加负荷不能超过钢丝的弹性限度;? 光杠杆偏角θ应很小,即外力F不能过大;? 望远镜光轴水平,反射镜与标尺垂直于光轴。
3.本实验采取什么测量方法,
4.画出望远镜的结构图和放大图,并
调节望远镜的两个主要步骤和作用。
[实验后思考题]
1.根据Y的不确定度公式,
哪个量的测量对Y的测量结果影响最大。
uuuuuu22222d,nbLR解答提示:根据:,(),(),4(),(),(),分别计算出LRbYd,n 量的测量对,的测量结uuuuud,nbLR出根号中各量:、、2、、。由实际测量的计算可知,d和,n二LRbd,n
果影响最大,因此测此二量尤应精细。
2.可否用作图法求钢丝的杨氏模量,如何作图,
答:本实验不用逐差法,而用作图法处理数据,也可以算出杨氏模量。由公式
22bπdbπd8FLRY= Y?n,KY?n。式中K= 可视为常数。以荷 可得: F= 2 8LR 8LRπdb?n
重F为纵坐标,与之相应的n为横坐标作图。由上式可见该图为一直线。从图上i
求出直线的斜率,即可计算出杨氏模量。
3.怎样提高光杠杆测量微小变化的灵敏度,这种灵敏度是否越高越好,
2R2R 答:由Δn= ΔL可知, 为光杠杆的放大倍率。适当改变R和b, b b
可以增加放大倍数,提高光杠杆的灵敏度,但这种灵敏度并非越高越好;因为Δ
bL= Δn成立的条件是平面镜的转角θ很小(θ?2.5?),否则tg2θ?2θ。2R
要使θ?2.5?,必须使b? 4cm,这样tg2θ?2θ引起的误差在允许范围内;而b尽量大可以减小这种误差。如果通过减小b来增加放大倍数将引起较大误差。
4.光杠杆有什么优点,怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度,
5.简述光杠杆的放大原理,其放大倍数是否越大越好,
6.怎样调节光杠杆及望远镜等组成的系统,使在望远镜中能看到清晰的像,
7.本实验如何测量光杠杆臂长,光杠杆的放大率是多少,
8(为什么本实验中各个长度量要用不同的仪器来测量,各个长度量用不同的仪器来测量是怎样考虑的,若采用同一工具(米尺)来测量,哪个测量值对杨氏模量的误差影响最大?为什么,
9(在拉伸法测杨氏模量实验中,关键是测哪几个量,