2025年材料力學(xué)楊氏模量測定研究報告

南昌大學(xué)物理試驗匯報1.學(xué)會測量楊氏模量的一種措施，掌握“光杠桿鏡”測量微小長度變化的原理.2.學(xué)會用“對稱測量”消除系統(tǒng)誤差.3.學(xué)會怎樣依實際狀況對各個測量量進行誤差估算.4.練習(xí)用逐差法、作圖法處理數(shù)據(jù).物體在外力作用下或多或少都要發(fā)生形變，當(dāng)形變不超過有一截面為S,長度為L的均勻棒狀(或線狀)材料，受拉力F拉伸時，伸長面所受到的拉力F/S稱為應(yīng)力，而單位長度的伸長量d/L稱為應(yīng)變形變范圍內(nèi)，棒狀(或線狀)固體應(yīng)變與它所受的應(yīng)力成正比：F/S=E(d/L)其比例系數(shù)E取決于固體材料的性質(zhì)，反應(yīng)了材料形變和內(nèi)應(yīng)力之間的關(guān)系，稱為楊氏彈性模上圖是光杠桿鏡測微小長度變化量的原理圖。左側(cè)曲尺狀物為光杠桿鏡，M是反射鏡，b為光杠桿鏡短臂的桿長，2d為光桿桿平面鏡到尺的距的另一端則隨被測鋼絲的伸長、縮短而下降、上升，從而變化了M鏡法線的方向，使得鋼絲原長為L時，從一種調(diào)整好的位于圖右側(cè)的望遠鏡看M鏡中標(biāo)尺像的讀數(shù)為n0;而鋼絲受力為△n。由光路可逆可以得知，△n對光杠桿鏡的張角應(yīng)為20。從圖中用幾何措施可以得式(4)中的2D/b叫做光杠桿鏡的放大倍數(shù)，由于D>>b,因此△n>>d,從而獲得這種測量措施被稱為放大法。由于該措施具有性能穩(wěn)放大等長處，因此在設(shè)計各類測試儀器中有著廣泛的應(yīng)用。楊氏模量儀、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺、鋼卷尺、望遠鏡(附標(biāo)尺)1.用2kg砝碼掛在鋼絲下端鋼絲拉直，調(diào)整楊氏模量儀底盤下面的3個底腳螺絲，同步觀測放在平臺上的水準(zhǔn)尺，直至中間平臺處在水平狀態(tài)為2.調(diào)整光杠桿鏡位置。將光桿鏡放在平臺上，兩前腳放在平臺橫槽內(nèi)，后腳放在固定鋼絲下端圓柱形套管上(注意一定要放在金屬套管的邊上，不能放在缺口鏡面基本垂直或稍有俯角。3.望遠鏡調(diào)整。將望遠鏡置于距光桿鏡2m左右處，松開望遠鏡固定螺釘，上下移動使得望遠鏡和光杠桿鏡的鏡面基本等高。從望遠鏡筒上方沿鏡筒軸線瞄準(zhǔn)光固定架位置，直至可以看到光杠桿鏡中標(biāo)尺的像。然后再從目鏡觀測，先調(diào)整目鏡使十字叉絲清晰，最終緩緩旋轉(zhuǎn)調(diào)焦手輪，使物鏡在鏡筒內(nèi)伸縮，直至從尺刻度為止。4.觀測伸長變化。以鋼絲下掛2kg砝碼時的讀數(shù)作為開始拉伸的基數(shù)0A砝碼，讀取一次數(shù)據(jù)，這樣依次可以得到0123456,,,,,,變化。緊接著再每次撤掉lkg砝碼，讀取一次數(shù)據(jù)，依次得到6543210,,,,,,AAAAAAACcccccc,這是鋼絲收縮過程中的讀數(shù)變化。注意：加、減砝碼時，應(yīng)輕放輕度振動。加(或減)砝碼后，鋼絲會有一種伸縮的微振動，要等鋼絲漸趨平穩(wěn)后再讀數(shù)。5.測量光杠桿鏡前后腳距離1d。把光杠桿鏡的三只腳在白紙上壓出凹痕，用尺畫出兩前腳的連線，再用游標(biāo)卡尺量出后腳到該連線的垂直距離6.測量鋼絲直徑。用螺旋測微計在鋼絲的不一樣部位測5次，取其平均值。測量時每次都要7.測量光杠桿鏡鏡面到望遠鏡附標(biāo)尺的距離2d。用鋼卷尺量出光杠桿鏡鏡面到望遠鏡附標(biāo)尺的距離，測量5次。8.用米尺測量鋼絲原長1,測量5次。(1)長度的測量(表1)。12345直徑d光杠桿鏡臂長：游標(biāo)卡尺的零位誤差0.00(mm),示值誤差(2)鋼絲長度L和標(biāo)尺到鏡面距離的測量。L±△(mm)=595.50±0.45D±△p(m(3)增減重量時鋼絲伸縮量的記錄參照數(shù)據(jù)(表2)并不能立即伸長到應(yīng)有的長度L;(L=L+△L),而只能伸長到L-L。同樣，當(dāng)鋼絲受到的拉伸力一旦減小時，也不能立即縮短到應(yīng)有的長度L,僅縮短到L+δLi。因此試驗統(tǒng)誤差，測量中應(yīng)包括增長拉伸力以及對應(yīng)地減少就可以消除滯后量L的影響。即砝碼質(zhì)量標(biāo)尺讀數(shù)(cm)的絕對誤差拉伸力增長時拉伸力減小時二二1-6)中的質(zhì)量m是哪幾個物體的質(zhì)量?作用在m上的作用力F是什么力?OE=0.28x2.24x10”=0.58x10”(1)在本試驗中，你是怎樣考慮盡量減小系統(tǒng)誤差的?1.鋼絲兩端一定要加緊減小系統(tǒng)誤差，同步防止砝碼砸壞器材。2.測量過程中不能碰動望遠鏡以及桌子，否則重新開始。3.鋼絲一定要保持平直，以免把拉直的量誤認(rèn)為伸長量4.使用對稱測量的措施(2)本試驗中使用了哪些長度測量儀器?選擇它們的根據(jù)是什么?它們的儀器誤差各為多少?螺旋測微器(0.004mm);游標(biāo)尺(0.02mm);鋼卷尺(1.2mm)和米尺，根據(jù)測量物體的長(3)本試驗應(yīng)用的“光杠桿鏡”放大法與力學(xué)中杠桿原理有哪些異同點?(4)在試驗逐差法時，怎樣充足運用所測得的數(shù)據(jù)?(5)若增重時，標(biāo)讀數(shù)與減重時對應(yīng)荷重的標(biāo)度數(shù)不吻合，其重要原因是什么?由于金屬絲存在彈性滯后效應(yīng)，金屬絲需要在無限長的時間內(nèi)才能到達應(yīng)有的長度L,只能到達L-&L,同步若金屬絲收到的力忽然減小，也不能收縮到應(yīng)有的長度L,僅縮思索：砝碼剛剛掛上金屬絲時，金屬絲還不穩(wěn)定，還在上下晃動，但待其穩(wěn)定之后加減砝碼兩次讀數(shù)基本靠近，而尺子精度低，不能精確的測量出讀數(shù)，沒能更為精確的消除系統(tǒng)誤差。試驗室的砝碼氧化嚴(yán)重，會導(dǎo)致最終試驗成果偏大。鋼絲同樣被了氧化，導(dǎo)致鋼絲不能拉直，最終還是導(dǎo)致了一定的誤差。試驗總結(jié)：光杠桿后尖腳至于夾頭上且要垂直圓