大學物理實驗《用伸長法測定金屬絲的楊氏模量》

1、1實驗九實驗九用伸長法測定金屬絲的楊氏模量用伸長法測定金屬絲的楊氏模量【實驗目的】1.用伸長法測定金屬絲的楊氏模量。2.學習光杠桿原理并掌握使用方法。3.練習用逐差法處理數據?！緦嶒炂鞑膶嶒炂鞑摹織钍夏Ａ繙y定儀，光杠桿，尺讀望遠鏡，螺旋測微計，砝碼，米尺。【實驗原理實驗原理】1胡克定律及楊氏模量胡克定律及楊氏模量楊氏模量是由拉伸物體時的應力和應變的關系求得的常數。1808年由物理學家T.Young提案，因而得名楊氏模量。有一均勻的金屬絲

2、（或棒），長為L，橫截面積為S，絲之一端固定，另一端施以拉力F，結果伸長了?L。若用相對伸長?L／L表示其形變，則根據虎克定律：在彈性限度內，脅變（指在外力作用下的相對伸長?LL）與脅強（單位面積上所受到的力）成正比，用公式表達為：或（1）1LFLYS???FLYSL??式中Y為金屬絲的楊氏模量，它表征材料的強度性質，只與材料的質料有關，而與材料的形狀、大小無關。在數值上，Y等于相對伸長為1時的脅強，所以它的單位與脅強的單位相同。2光杠

3、桿鏡尺法測量微小長度的變化光杠桿鏡尺法測量微小長度的變化在（1）式中，在外力F的拉伸下，鋼絲的伸長量?L是很小的量。用一般的長度測量儀器無法測量。在本實驗中采用光杠桿鏡尺法測量。如圖1所示，光杠桿是一塊平面鏡直立的裝在一個三足底板上。三個足尖f1，f2，f3構成一個等腰三角形。f1，f2為等腰三角形的底邊。f3到這底邊的垂直距離（即距離三角形底邊上的高）記為b。如果f1，f2在一個平臺上，而f3下降?L，那么平面鏡將繞f1，f2轉動?。

4、如圖2所示，初始時，平面鏡處于垂直狀態(tài)。標尺通過平面鏡反射后，在望遠鏡中成像。則望遠鏡可以通過平面鏡圖13A：鋼絲懸掛端B：鋼絲C：光杠桿D：凹槽E：鋼絲夾緊端F：砝碼G：支架底角螺絲H：尺讀望遠鏡I：目鏡J：物鏡K：標尺(2)測量鋼絲長度，應注意兩端點的位置，上端起于夾鋼絲的兩個半圓柱的下表面，下端止于管制器的下表面。(3)將光杠桿放置于平臺上，旋松固定螺絲移動杠桿使其前兩錐形足尖(或刀口)放入平臺的溝槽內，后錐形足尖放在管制器的槽內

5、，再旋緊螺絲。之后再調節(jié)平面鏡的仰角使鏡面垂直，即光杠桿鏡面法線與望遠鏡軸線大體重合，按先粗調后細調的原則，使其能將標尺上的刻度反射到望遠鏡里，利用望遠鏡上的準星瞄準光杠桿平面鏡中的標尺像。(4)調節(jié)望遠鏡目鏡看清叉絲，再調聚焦旋鈕可以找到標尺，如果沒找到標尺請不要過急調聚焦旋鈕，重新瞄準光杠桿平面鏡中的標尺像，重復以上調試。要注意：使標尺的像消除視差(即眼睛上下移動時，所看到的豎尺刻度像和叉絲之間應沒有相對變動)。(5)光杠桿、望遠鏡

6、、標尺調整好以后，整個實驗中防止位置變動。加減砝碼要輕放輕取避免晃動、傾斜，使鋼絲與管制器之間發(fā)生摩擦，待鋼絲靜止后(約2分鐘左右)再讀數。(6)觀測標尺時眼睛正對望遠鏡，不得忽高忽低引起視差。3關于Y的測量：(1)掛好金屬絲后，加上砝碼托及1～2㎏砝碼，將線拉直。(2)安裝尺度望遠鏡并調節(jié)好，從望遠鏡中的水平絲，讀出直尺的數值為n0。(3)逐次增加一定質量的砝碼，相應的望遠鏡讀數為n1、n2、n3、…，至少加6次砝碼。(4)Y值的計算