大學物理實驗實驗4.2靜態(tài)拉伸法測材料的彈性模量省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎課件

試驗4.2靜態(tài)拉伸法測材料彈性模量1/14引言

彈性模量是工程材料一個主要物理參數(shù)，它標志材料抵抗彈性形變能力，在機械設計及材料使用和研究時，是一個必須考慮主要參數(shù)。

本試驗用靜態(tài)拉伸法測量鋼絲彈性模量2/14試驗目標學習用拉伸法測量材料彈性模量。了解光杠桿結構原理，掌握使用方法。學習用EXCEL中最小二乘法處理數(shù)據(jù)方法。3/14試驗儀器測量楊氏模量專用裝置一套，卷尺（3m，0.5mm）游標卡尺（13cm，0.02mm）千分尺（25mm，0.004mm）砝碼（500g，8個）鋼絲4/14試驗原理測量原理在物體彈性程度內，應力與應變成正比，其百分比系數(shù)稱為彈性模量（楊氏模量）記為E。F可從鋼絲下掛砝碼重量得出，L可從米尺得出，鋼絲截面積A可用千分尺測算出鋼絲直徑后得出。鋼絲伸長量采取光杠桿法來測量5/14試驗原理

光杠桿原理見下列圖。增（減）砝碼時，金屬絲將伸長（或縮短）

L

，光杠桿后足尖也伴隨圓柱體C一道下降（或上升）

L

，而前面兩足保持不動，于是主桿轉過一角度

，同時平面鏡法線也轉過相同角度

。用望遠鏡T和標尺N測得角

，設光杠桿后足到前兩足連線距離為l，可算出

L6/14試驗內容1.調整鏡系統(tǒng)(1)調整光杠桿和望遠鏡系統(tǒng)。要求放置平面鏡支架平臺水平，平面鏡垂直于水平面，望遠鏡水平地對準平面鏡，標尺與望遠鏡垂直并與地面垂直。(2)調整等高。要求望遠鏡與平面鏡在同一水平高度上。另外，望遠鏡與標尺零刻度線在同一水平高度上。(3)調整望遠鏡，使目鏡內看到標尺成像清楚。7/14試驗內容2.觀察伸長改變將8個砝碼全部放在鉤碼上逐次減0.5kg砝碼，然后從望遠鏡中讀出對應標尺讀數(shù)Si

共8次，然后逐次將砝碼加回并記下對應讀數(shù)Si’，取正、反兩次標尺讀數(shù)平均值8/14試驗內容用卷尺測量平面鏡到標尺之間距離D，誤差為1cm(UD)；用卷尺測量鋼絲長度L，誤差為0.5cm（UL)；用千分尺屢次測量鋼絲直徑d，誤差為0.0004cm(Ud）；用游標卡尺（米尺達不到準確度）測量光杠桿臂長l，誤差為0.02cm（Ul），（將平面鏡支架三個足尖按在一張平紙上，留下三個點印記，用鉛筆從后足尖點到前兩足間連線作一垂線，垂線長即為l）。9/14數(shù)據(jù)處理

10/14EXCEL作鋼絲伸長與外力關系曲線11/14試驗內容使用EXCEL給出?X-m直線并求出直線斜率b以及斜率不確定度Ub。計算彈性模量E。計算彈性模量E相對不確定度，并給出E±UE。12/14試驗分析試驗數(shù)據(jù)處理過程中，假如發(fā)覺數(shù)據(jù)點距離擬合直線比較遠分析一下原因。試驗中為何能夠使用Excel或者最小二乘法進行直線擬合。試驗結論13/14注意事項在鏡尺系統(tǒng)調整符合要求后，整個試驗過程中都要確保平面支架前兩足和望遠鏡、標尺位置不應有任何變動。尤其在加砝碼和減砝碼時，應輕放輕取，不應有撞擊現(xiàn)象，不能讓砝碼掛鉤發(fā)生扭擺和震動。不然須重新調整。在望遠鏡中讀數(shù)時，要防止視差。當視線略作上下移動時，所看到標尺上刻度線和叉絲之間應沒有相正確變動。如有顯著視差，可調整目鏡，同時眼睛不