杨氏模量的测量

杨氏模量的测量 实验名称 杨氏模量的测量(伸长法)(417) 实验目的: 1(用伸长法测定金属的杨氏模量; 2(学习光杠杆原理并掌握使用方法; 3(学习用最小二乘原理处理数据。 实验仪器: 杨氏模量测定仪、光杠杆、尺度望远镜、千分尺、米尺、钢板尺等。 实验原理: 2,虎克定律指出，在弹性范围内，弹性体的应力和应变成正比，设一根长为L横截面积为FL14FL,,,,2E.......Sd...........ES的钢丝，在外力F的作用下伸长了ΔL ,,SL4dL ,21hhb根据光杠杆的原理，,,L 2B 8mgLB,令:,2,1是单位长度的伸长量，2.E.....K(hh)/m(k, 2,d(hh1)b 在弹性范围是常量) 28gLd,2E,1dKd 实验内容及过程: 1(调节伸长仪和光杠杆使之达到备用状态; 2(移动望远镜尺组，使标尺距平面镜略大于1m;调节望远镜的高度及方向，使其与平 面镜等高，且其瞄准方向应对正欲观测目标(反射镜中标尺的像); 3..以灯光照明标尺，参照望远镜调节及使用方法，迅速准确地找到标尺的像，使成像 清晰.(使平面镜略呈前倾，相应地后足尖略高出水平面，但反射镜面仍应与光杠杆三足尖 所成的平面垂直。) 4..观测像移:依次按等时间隔 (,分钟左右 ) 递加砝码,00g，记下相应读数 ，直至1200g;然后仍按等时间隔逐次递减砝码,00g，记下相应读数，取两组读数的平均值 作为相应的测量值。这样做的目的是:以对立影响法(或称对称测量方法)消除或减弱金属丝弹性滞后效.应及小圆柱与平台间可能的机械摩擦带来的影响。 5.用米尺测L及B各一次，以千分尺在金属丝不同部位的互垂方向上测直径d六次. 6..测光杠杆常数b方法是:将光杠杆放在平纸上，轻印三足尖之痕迹，然后以游标卡尺测量印痕间距离一次。 注:自己格 注意: 1、保持光学镜面清洁，不得用手触摸，镜面有灰尘时，应以软毛刷轻拭，且用毕应盖好物镜罩; 2、调节望远镜时，动作要轻，且尽量不靠微动手轮瞄准目标，伸长仪及望远镜尺组应避免撞击和剧烈振动; 3、应保护光杠杆刀刃、足尖及平面镜，严禁磕碰和跌落;其固定螺丝不得旋得过紧，以防平面镜变形; 4、测像移过程中不得碰动仪器的任何部位，且加减砝码时动作要轻，防止砝码托摆动，以提高测量精度。 仪器介绍: 杨氏模量测定仪，主要包括伸长仪、光杠杆和望远镜尺组三个部分。 伸长仪，它是一双立柱三角支架，由固定螺钉固定着待测金属丝，待测金属丝的下端与小圆柱连接，小圆柱穿过载物平台的中心孔，其下端悬挂砝码托。当金属丝受力伸长时，小圆柱能在圆孔中无摩擦地下移。载物平台上放置光杠杆，光杠杆前端两个足尖(或刀片)被 置于载物平台的沟槽内，后端的一个足尖被置于和待测金属丝连在一起的小圆柱上，并随之升降。地脚螺丝用以调节立柱铅直，铅直度可由铅垂线或靠目测判断。 光杠杆和望远镜尺组。光杠杆，直立的平面反射镜通过两个紧固螺丝安装在底盘的一端，底盘下固定着两个前足尖(或刀刃)被置于伸长仪载物平台的“,”形槽中，另一端为后足尖，后足尖应与两个前足尖构成等腰三角形，该等腰三角形的高b称为光杠杆常数。松开臂长调节螺丝(图中未表示出)，可以根据需要杠杆常数。松开固定螺丝，可以调节平面反射镜的铅直度。改变光杠杆常数.望远镜尺组结构,它由内调焦望远镜和米尺组合而成。通过望远镜及米尺固定旋钮可分别改变它们在三脚架立柱上的高度;通过米尺调整螺丝还可以改变标尺与其支架的相对位置;立柱铅直度靠其底脚螺丝调节(目测)。尺读望远镜主要由物镜和目镜组成。放大倍率为30倍，物镜有效孔径(42mm)及使用时，先取下物镜罩，调节目镜的视度圈，使分划板刻线清晰;移动镜尺组三脚架或松开望远镜固定旋钮以调节其高度或角度，使镜筒对准待观测目标(如米尺在反射镜中的像);调节目镜下侧附近的微动手轮，从目镜端以准星仔细瞄准目标;最后调节内调焦手轮，调整视距，直至被观测目标(米尺)在视场中心且成像清晰为止。光杠杆和望远镜尺组二者配合，即可有效地测定金属丝在外力作用下的伸长量。金属丝受力伸长 ，光杠杆后足尖随之下降，因其前足尖(刀刃)仍在平台槽底(高度不变)，所以，光杠杆连同其镜面以刀刃为轴旋转一角度,当角很小时，有: ,据几何光学反射定律，当平面镜偏转角度时，只有与原入射光线成2角的光线才能进入望远镜被观测到。假定平面镜面至标尺的距离为B，则有: hhb,21,() tan2,,(h,h)/B,2,L21,,2B 光杠杆和镜尺组的作用在于，将微小的长度变化量转变为标尺刻线的像移，而比放大了2B/b倍，这就是光杠杆的放大原理。)成立的条件是:角很小，光杠杆三足尖在同一水平面内，且平面镜及标尺竖直等，满足了上述条件，即可通过b、B 及 这些比较容易测 准的量而间接求出微小变化量。 思考题: 1、调光杠杆和望远镜时应注意什么, 2、加减砝码时应注意什么, 3、金属丝直与弯对测直径有影响吗,