實驗8金屬楊氏彈模量的測量ppt課件

1、 實驗 8 金屬楊氏彈性模量的丈量實驗目的 掌握用光杠桿丈量微小長度變化的原理和方法。 丈量金屬絲的楊氏彈性模量。 學慣用逐差法處置數(shù)據(jù)。儀器設備 楊氏模量測定儀 光杠桿丈量系統(tǒng) 螺旋測微計 游標卡尺 鋼卷尺 砝碼 儀器簡介： 楊氏模量測定儀的外形構(gòu)造如圖8-1b所示，待測物B是一根粗細均勻的鋼絲，其上端由上夾頭A夾住，其下端由下夾頭E夾住，在E的下端掛有砝碼托盤F，調(diào)理三角底座上的調(diào)整螺絲H可使任務平臺D程度，以免下夾頭E上下挪動時與任務平臺D發(fā)生摩擦，平臺D上可以放置光杠桿。 光杠桿丈量系統(tǒng)是用來丈量微小長度變化的，它由光杠桿和望遠鏡尺組圖8-1a組成。光杠桿的構(gòu)造如圖8-2所示，平面鏡S

2、在T形支架上，J是前足，I是后足，S能饒平行于前足的軸轉(zhuǎn)動，以調(diào)整平面鏡的傾斜度，從I到J的垂直間隔為b。丈量時將光光桿C的前足放在平臺的凹槽中，后足放在下夾頭E的上外表，在鏡面S前方放置鏡尺組，經(jīng)過望遠鏡察看鏡面S可以看到標尺P的象。當金屬絲B發(fā)生形變時，光杠桿的鏡面S隨著E的上升或下降，向前或向后傾斜，可以從望遠鏡的目鏡M察看到P的像的讀數(shù)發(fā)生變化，從而可以測出長度的微小變化。實驗原理1.拉伸法丈量楊氏彈性模量設有一根粗細均勻，長為L，橫截面積為S的金屬絲，在外力F 的作用下伸長了，由胡克定律得： ( 8-1) 式中的比例系數(shù)Y稱為楊氏彈性模量，其單位是N.m 。 設金屬絲直徑為D，那么S

3、= ，代入上式得 Y= ( 8-2) 上式闡明，當金屬絲長度為L，直徑為D，所加外力F都一樣時，楊氏彈性模量大的金屬絲伸長量較大。因此，楊氏彈性模量表達了資料抵抗外力產(chǎn)生拉伸或緊縮形變的才干。LLYSF2241DLDFL24 光杠桿法測微小長度變化的原理 根據(jù)8-2式測楊氏彈性模量，F(xiàn), L和D比較容易丈量，但金屬絲的伸 長量L是一個很小的長度變化，很難用普通的丈量長度的儀器把它測準。本實驗用光杠桿丈量系統(tǒng)來丈量微小伸長量L，其原理如下： 將光杠桿放在楊氏模量測定儀上，按照儀器的調(diào)理程序?qū)⑷堪惭b調(diào)理好，就會在望遠鏡中看到由鏡面S反射的標尺P的像。設此時標尺上刻度與叉絲橫線重合，如圖8-3。當

4、加上質(zhì)量為m的砝碼時，鋼絲伸長L，平面鏡S轉(zhuǎn)過了一個角度，此時望遠鏡中標尺刻度a 與叉絲橫線重合。由光的反射定律得：m20mOaa圖83 光杠桿原理 由于L很小，所以平面鏡S的偏轉(zhuǎn)角很小，由圖8-3知 tg = = ( 8-3) tg2 =2 = ( 8-4)式中b是光杠桿后足I到前足J的垂直間隔，是鏡面S到標尺P的間隔，由8-3式和8-4式得 L= b ( 8-5)思索到F=mg，并將8-5式代入8-2式得： Y= 8-6bL0aam20aambaaDmgLm）（028實驗內(nèi)容1.調(diào)整楊氏模量測定儀1)認識楊氏模量測定儀的各個部件，并熟習各部件的作用。2調(diào)理楊氏模量測定儀三腳底座上的調(diào)理螺絲

5、H，使立柱鉛直，將金屬絲下端的下夾頭E穿入平臺D的圓孔中。3在砝碼托盤F上加1塊的砝碼，將金屬絲拉直，檢查E能否能在平臺圓孔中自在挪動，上、下夾頭能否夾緊。4將光杠桿放在平臺上，調(diào)理平臺的上下位置，使光杠桿的前、后足尖近似位于同一程度面上，光杠桿平面鏡S近似和平臺垂直。5在離光杠桿鏡面約1米處放置望遠鏡尺組，使標尺與金屬絲平行，望遠鏡和光杠桿平面鏡高度一樣，望遠鏡程度，標尺和望遠鏡光軸垂直。6從望遠鏡上方沿鏡筒方向察看，看鏡筒軸線的延伸線能否經(jīng)過平面鏡，以及平面鏡內(nèi)能否有標尺的像。7調(diào)理望遠鏡的目鏡M看清十字叉絲，再調(diào)理望遠鏡的物鏡經(jīng)過調(diào)焦手輪N實現(xiàn)，使從望遠鏡中能清楚的看見標尺的像。這一步要

6、反復調(diào)理，直到十字叉絲、標尺的刻度都很清楚且沒有視差。 以上各項調(diào)理好后，光杠桿丈量系統(tǒng)和楊氏模量測定儀都不能再有挪動，否那么需求重新調(diào)整。2察看和丈量1讀出調(diào)整好的望遠鏡中叉絲在標尺像上的讀數(shù)a 。2悄然的依次在砝碼托盤上添加一樣的砝碼，分別讀出叉絲在標尺像上的示數(shù)a ，a ，a 。3)悄然的依次取下一個砝碼，分別讀出叉絲在標尺上的示數(shù)，a ，a ，a ，察看a 與a ，a 與a ，之間的差別，假設差別很大，必需先找出緣由，再重做實驗。反復13的操作，再做兩次。129870000114將砝碼相等的各次讀數(shù)取平均，得到 ， ，再用分組求差法求出加五個砝碼時對應的a a 值，即 - = ( - )+( - )+.+( )5用鋼卷尺丈量光杠桿平面鏡面到標尺的間隔和金屬絲的有效長度L。6用螺旋測微計丈量金屬絲的直徑D。7將光杠桿在白紙上壓上足尖痕，用游標卡尺測出后足到前組的垂直間隔b 。8根據(jù)86式，計算被測金屬絲的楊氏彈性模量及其誤差。0a1a9am0ma0a515a0