鋼絲楊氏模量的測(cè)量

1、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介材料受力后發(fā)生形變。在彈性限度內(nèi)，材料的脅強(qiáng)與脅變（即相對(duì)形變）之比為一常數(shù)，叫彈性模量。條形物體（如鋼絲）沿縱向的彈性模量叫楊氏模量。測(cè)量楊氏模量有拉伸法、梁的彎曲法、振動(dòng)法、內(nèi)耗法等等，本實(shí)驗(yàn)采用拉伸法測(cè)楊氏模量。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理任何物體（或材料）在外力作用下都會(huì)發(fā)生形變。當(dāng)形變不超過(guò)某一限度時(shí)，撤走外力則形變隨之消失，為一可逆過(guò)程，這種形變稱(chēng)為彈性形變，這一極限稱(chēng)為彈性極限。超過(guò)彈性極限，就會(huì)產(chǎn)生永久形變（亦稱(chēng)塑性

2、形變），即撤除外力后形變?nèi)匀淮嬖冢瑸椴豢赡孢^(guò)程。人們?cè)谘芯坎牧系膹椥孕再|(zhì)時(shí)，希望有這樣一些物理量，它們與試樣的尺寸、形狀和外加的力無(wú)關(guān)。于是提出了應(yīng)力FS(即力與力所作用的面積之比)和應(yīng)變△LL(即長(zhǎng)度或尺寸的變化與原來(lái)的長(zhǎng)度或尺寸之比)之比的概念。在胡克定律成立的范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變之比是一個(gè)常數(shù)，即E=(FS)(△LL)=FLS△L（1）E被稱(chēng)為材料的楊氏模量，它是表征材料性質(zhì)的一個(gè)物理量，僅與材料的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及其加工制造方法有關(guān)

3、。某種材料發(fā)生一定應(yīng)變所需要的力大，該材料的楊氏模量也就大。楊氏模量的大小標(biāo)志了材料的剛性。通過(guò)式E=(FS)(△LL)=FLS△L在樣品截面積S上的作用應(yīng)力為F，測(cè)量引起的相對(duì)伸長(zhǎng)量△LL，即可計(jì)算出材料的楊氏模量E。因一般伸長(zhǎng)量△L很小，故常采用光學(xué)放大法，將其放大，如用光杠桿測(cè)量△L。光杠桿是一個(gè)帶有可旋轉(zhuǎn)的平面鏡的支架，平面鏡的鏡面與三個(gè)足尖決定的平面垂直，其后足即杠桿的支腳與被測(cè)物接觸，如圖5.3.11。當(dāng)杠桿支腳隨被測(cè)物上升

4、或下降微小距離△L時(shí)，鏡面法線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角，而入射到望遠(yuǎn)鏡的光線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)角，如圖5.3.12所示，當(dāng)很小時(shí)，?學(xué)會(huì)用拉伸法測(cè)定楊氏模量。?掌握機(jī)械和光學(xué)放大原理利用光杠桿測(cè)定微小形變的方法。?如何調(diào)節(jié)儀器使盡快通過(guò)望遠(yuǎn)鏡找到尺子的像。?正確測(cè)量鋼絲的長(zhǎng)度.要注意兩端點(diǎn)應(yīng)是兩端夾點(diǎn)。?掌握兩種數(shù)據(jù)處理的方法:逐差法和作圖法。實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器楊氏模量測(cè)量?jī)x包括支架、待測(cè)金屬鋼絲、上端夾具、管制器、支架底腳螺絲、平臺(tái)、水平泡、砝碼、光杠桿、望遠(yuǎn)鏡和

5、直尺、米尺、千分尺。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容?調(diào)節(jié)儀器?調(diào)節(jié)放置光杠桿的平臺(tái)與望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)位置，使光杠桿鏡面法線(xiàn)與望遠(yuǎn)鏡軸線(xiàn)大體重合。?調(diào)節(jié)支架底腳螺絲，確保平臺(tái)水平，調(diào)平臺(tái)的上下位置，使管制器頂部與平臺(tái)的上表面共面。?光杠桿的調(diào)節(jié)，光杠桿和鏡尺組是測(cè)量金屬絲伸長(zhǎng)量的關(guān)鍵部件。刀口放在平臺(tái)的橫槽內(nèi)，后足尖放在管制器的溝槽內(nèi)，但不得與鋼絲相碰，平面鏡要與平臺(tái)垂直。?用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度L和平面鏡與直尺之間的距離D，以及光杠桿的臂長(zhǎng)。?測(cè)量?砝碼