测量杨氏模量课件.ppt

杨氏模量的测量,大学物理实验,杨氏模量的测量大学物理实验,内 容,内 容实验目的1实验仪器2实验原理3实验内容和步骤4数,实验目的,学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量学习和掌握运用显微镜测量微小长度变化的原理和方法掌握显微镜的调节和使用方法学会用逐差法处理数据进行测量结果的不确定度分析,实验目的学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量,实验仪器,杨氏模量测定仪读数显微镜装置砝码螺旋测微计米尺,实验仪器杨氏模量测定仪,实验原理,1、杨氏模量的物理意义：描述材料抵抗形变能力的物理量，该值越大，材料越不容易变形。,式中S 为金属丝横截面积,L为金属丝的长度, L为其受拉力F后的伸长量,应变,杨氏模量定义为：,应力,实验原理1、杨氏模量的物理意义：描述材料抵抗形变能力的物理,金属丝横截面积S ：,杨氏模量定义为：,式中金属丝原长l 可由米尺测量， 钢丝直径d 可用螺旋测微仪测量，外力mg 可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给出，而l是一个微小长度变化量。,d为细铁丝的直径,实验原理,金属丝横截面积S ：杨氏模量定义为：式中金属丝原长l 可由米,杨氏模量仪示意图,1. 上梁夹板 2. 上梁水平调节镙钮 3. 金属细丝 4. 立柱 5. 防摆动装置调节镙钮 6. 十字叉丝板 7. 砝码盘 8. 望远镜筒锁紧镙钮 9. 望远镜筒 10. 支架锁紧镙钮 11. 磁性底座 12. 螺旋底脚,杨氏模量仪示意图1. 上梁夹板,实验原理,2、显微镜测量微小长度变化,在杨氏模量实验测量仪悬垂的金属丝下端连着一个十字架叉丝板，用显微镜进行测量时，就是通过显微镜的刻划板与十字叉丝的横线的关系测出来的。,1.87mm,十字叉丝,实验原理2、显微镜测量微小长度变化 在杨氏模量实验测,实验内容和步骤,1、调节仪器：,先调节底脚螺丝，使仪器底座水平，再用上梁的微调旋钮调节夹板的水平，直到穿过夹板的细丝不靠贴小孔内壁。然后调节下梁一侧的防摆动装置，将两个螺丝分别旋进铅直细丝下连接框两侧的“V”形槽，并与框体之间形成两个很小的间隙，以便能够上下自由移动，又能避免发生扭转和摆动现象。,实验内容和步骤1、调节仪器： 先调节底脚螺丝，使仪器,2、观察金属丝伸长变化,实验内容和步骤,将显微镜筒装到支架上，插入磁性座，紧靠定位板直边。按显微镜工作距离大致确定物镜与被测十字叉丝屏的距离之后，用眼睛对准镜筒，转动目镜，对分划板调焦，然后沿定位板微移磁性座，在分划板上找到十字叉丝像，经磁性座升降微调，使微尺分划板的零线对准十字叉丝的横线，并微调目镜，尽量消除视差。最后锁住磁性底座。因显微镜成倒像，所以待测细丝受力伸长时，视场内的十字叉丝向上移动；细丝回缩时，叉丝向下移动。,2、观察金属丝伸长变化实验内容和步骤 将显微镜筒装到支,2、观察金属丝伸长变化,实验内容和步骤,记下待测细丝下的砝码盘加100g砝码时，目镜中显示的毫米尺在十字叉丝横丝上的读数，以后在砝码盘上每增加一个m = 200g 的砝码，从屏上读取一次数据。然后逐一减掉砝码，又从屏上读取一组数据，将所得数据记录在以下的数据表格中。,使用逐差法计算并求出平均值,2、观察金属丝伸长变化实验内容和步骤 记下待测细丝下的,(2)在金属丝上选不同部位用螺旋测微计测量d,3、测量金属丝长度l，金属丝直径d。,实验内容和步骤,(1)用钢卷尺测量l,4、 计算杨氏模量E及不确定度 。5、 用作图法验证胡克定律。,(2)在金属丝上选不同部位用螺旋测微计测量d3、测量金属丝长,注意事项,1、在增加砝码的时候，应该轻拿轻放，尽量不使金属丝摆动。,2、注意维护金属丝的平直状态，在用螺旋测微计测量其直径时勿将其扭折，如果作实验前发现金属丝略有弯折，可在砝码盘上先加上一定量的本底砝码（约几百克），使它在伸直的状态下开始做实验。,3、在测完上表数据后，应先测值l，再测其它量。,注意事项1、在增加砝码的时候，应该轻拿轻放，尽量不使金属丝摆,不确定度评定,不确定度传递公式：,质量：,金属丝长度：,直径：,不确定度评定不确定度传递公式：质量：金属丝长度：直径：,金属丝伸长量：,金属丝伸长量：,测量结果表示:,测量结果表示:,Thank You !,Thank You !,