2023年楊氏模量實(shí)驗(yàn)報(bào)告模版

南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱:?大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：金屬絲楊氏模量的測(cè)定學(xué)院：理學(xué)院專業(yè)班級(jí)：應(yīng)用物理1６４班學(xué)生姓名:王逸群學(xué)號(hào):實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓B6１０座位號(hào)：0４1實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第三周星期一下午一點(diǎn)開(kāi)始一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)會(huì)測(cè)量楊氏模量的一種方法,掌握“光杠桿鏡”測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的原理。2、學(xué)會(huì)用“對(duì)稱測(cè)量”消除物理誤差。3、學(xué)會(huì)如何依實(shí)際情況對(duì)各個(gè)測(cè)量量進(jìn)行誤差估算。4、練習(xí)用逐差法、作圖法解決數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理:1、物體在外力作用下或多或少都要發(fā)生形變,當(dāng)形變不超過(guò)某一限度時(shí)，撤走外力之后形變能隨之消失,這種形變叫彈性形變，發(fā)生彈性形變時(shí)物體內(nèi)部將產(chǎn)生恢復(fù)原狀的應(yīng)力。設(shè)一截面為Ｓ并且其長(zhǎng)度為L(zhǎng)ｏ的均勻棒狀材料，受拉力F拉伸時(shí)，伸長(zhǎng)了△L,其單位面積所受到的拉力F／Ｓ稱為應(yīng)力,而單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量△Ｌ/L稱為應(yīng)變。根據(jù)胡克定律，在彈性范圍內(nèi)，棒狀固體應(yīng)變與他所受的應(yīng)力成正比,即F/S＝E△L／LＥ=FLo/Ｓ△LＥ稱為楊氏模量彈性模量E與外力F、物體長(zhǎng)度Ｌ以及截面積的大小均無(wú)關(guān),而只取決定于物體的材料自身的性質(zhì)。它是表征固體性質(zhì)的一個(gè)物理量。對(duì)于直徑為D的圓柱形鋼絲,其彈性模量為：E=4ＦＬ/πd２△L2、光杠桿放大原理光杠桿測(cè)量系統(tǒng)由光杠桿反射鏡、傾角調(diào)節(jié)架、標(biāo)尺、望遠(yuǎn)鏡和調(diào)節(jié)反射鏡組成。實(shí)驗(yàn)時(shí),將光杠桿兩前足z尖放在彈性模量測(cè)定儀的固定平臺(tái)上,后足尖放在待測(cè)金屬絲的測(cè)量端面上。當(dāng)金屬絲受力后產(chǎn)生微小伸長(zhǎng),后足尖便隨著測(cè)量端面一起作微小移動(dòng)，并使得光杠桿繞前足尖轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微小角度，從而帶動(dòng)光杠桿反射鏡轉(zhuǎn)相應(yīng)的微小角度,這樣標(biāo)尺的像在光杠桿反射鏡和調(diào)節(jié)反射鏡之間反射，便把這一微小角位移放大成較大的線位移。三、實(shí)驗(yàn)儀器:楊氏模量測(cè)定儀、細(xì)鋼絲、標(biāo)尺、望遠(yuǎn)鏡、卷尺、螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和環(huán)節(jié)：（）調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)１、目測(cè)調(diào)整一方面調(diào)整望遠(yuǎn)鏡,使其與光杠桿等高，然后左右平移望遠(yuǎn)鏡與調(diào)節(jié)平面鏡,直到憑目測(cè)從望遠(yuǎn)鏡上方觀測(cè)到光桿反射鏡中出現(xiàn)調(diào)節(jié)平面鏡的像,再適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)平面鏡直到出現(xiàn)標(biāo)尺的像。2、調(diào)焦找尺先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡旋輪，使“十”字叉絲清楚成像；然后調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距,直到標(biāo)尺像和“十”無(wú)視差。3、細(xì)調(diào)光路水平觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡水平叉絲所相應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)和光杠桿在標(biāo)尺上的實(shí)際位置是否一致，若明顯不同,則說(shuō)明入射光與反射光線未沿水平面?zhèn)鞑?，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)平面鏡的俯仰,直到望遠(yuǎn)鏡讀出的數(shù)恰好為其實(shí)際位置為止。調(diào)節(jié)過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)兼顧標(biāo)尺像上下清楚度一致，若清楚度不同，則可以適當(dāng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡俯仰螺釘(2)測(cè)量數(shù)據(jù)１2kg1ｋg應(yīng)當(dāng)在增長(zhǎng)拉力和減小拉力過(guò)程中各測(cè)一次相應(yīng)拉力下標(biāo)尺讀數(shù)，然后取兩次結(jié)果的平均值。2、根據(jù)量程及相對(duì)不擬定度大小，用鋼卷尺測(cè)量L和H，千分尺測(cè)量Ｄ，游標(biāo)卡尺測(cè)量b?？紤]到鋼絲直徑由于鋼絲截面不均勻而產(chǎn)生誤差,應(yīng)當(dāng)在鋼絲的不同位置測(cè)量多組Ｄ再取平均值。（３)數(shù)據(jù)解決由于在測(cè)量ＣC其中L、Ｈ、b只測(cè)量一次，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,其不擬定度不能簡(jiǎn)樸地由量具儀器規(guī)定的誤差限決定,而應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況估算儀器誤差限。 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與解決：標(biāo)尺讀數(shù)?單位：cm的絕對(duì)誤差平均值??0.0005?＝6.17５?0．00６5 =6.４7５?0．006５=６.8?0．0125 =7.1=0.3３15=0.０0８９6?=7．5?=7.825?=8.１5?=8．375六、誤差分析：誤差重要取決于金屬絲的微小變化量和金屬絲的直徑，由于平臺(tái)上的圓柱形卡頭上下伸縮存在系統(tǒng)誤差，用望遠(yuǎn)鏡讀取微小變化量時(shí)存在隨機(jī)誤差。、測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于不是絕對(duì)的圓形,故測(cè)出的直徑存在系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。、實(shí)驗(yàn)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，由于金屬絲沒(méi)有絕對(duì)靜止，讀數(shù)時(shí)存在隨機(jī)誤差。、米尺使用時(shí)經(jīng)常沒(méi)有拉直,存在一定的誤差。七、思考題:1.本實(shí)驗(yàn)中，如何盡量減小系統(tǒng)誤差？多次測(cè)量取平均值。2.本實(shí)驗(yàn)中采用了哪些長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器？選擇它們的依據(jù)又是什么?卷尺、螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺。選擇他們的依據(jù)是他們的精確度不同3．實(shí)驗(yàn)中待測(cè)各量都