楊氏模量的靜態(tài)法測(cè)量測(cè)量

1、拉伸法拉伸法測(cè)鋼絲楊測(cè)鋼絲楊氏模量氏模量物體受力后會(huì)產(chǎn)生一定的形變，在彈性限度內(nèi)的形變稱(chēng)為彈性形變，固體材料的彈性形變又可分為縱向形變、切變、扭轉(zhuǎn)、彎曲。材料發(fā)生彈性形變時(shí)，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比，比值為一常數(shù)，叫彈性模量。條形物體（如鋼絲）沿縱向的彈性模量也叫楊氏模量，它是表征材料力學(xué)性能的一個(gè)重要物理量，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇材料的重要依據(jù)之一。測(cè)量楊氏模量的方法較多，有靜態(tài)法（包括拉伸法、扭轉(zhuǎn)法和彎曲法），共振法，波傳播法等。本實(shí)

2、驗(yàn)采用靜態(tài)拉伸法測(cè)鋼絲的楊氏模量，實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)到較多的長(zhǎng)度量，應(yīng)根據(jù)不同的測(cè)量對(duì)象選擇合適儀器和方法去測(cè)量。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用光杠桿法測(cè)量微小量的原理和方法，并用以測(cè)定鋼絲的楊氏模量；2.掌握有效數(shù)字的讀取、運(yùn)算以及不確定度計(jì)算的一般方法。3.掌握用逐差法處理數(shù)據(jù)的方法；4.了解選取合理的實(shí)驗(yàn)條件，減小系統(tǒng)誤差的重要意義。實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器YMCl型楊氏模量測(cè)定儀(包括光杠桿、鏡尺裝置）、量程為3m或5m鋼卷尺、025mm一級(jí)千分尺

3、、分度值0.02mm游標(biāo)卡尺、水平儀、lkg的砝碼若干。1.標(biāo)尺2.鎖緊手輪3.俯仰手輪4.調(diào)焦手輪5.目鏡6.內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡7.準(zhǔn)星8.鋼絲上夾頭9.鋼絲10.光杠桿11.工作平臺(tái)12.下夾頭13.砝碼14.砝碼盤(pán)15.三角座16.調(diào)整螺絲.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理由圖可知，2tanLd???1011tan2sssdd?????式中，d2為光杠桿常數(shù)（光杠桿后腳尖至前腳尖連線的垂直距離）；d1為光杠桿鏡面至標(biāo)尺的距離。由于ΔLd2，Δsd1，偏

4、轉(zhuǎn)角度θ很小，所以近似地有，?tan??2dL???2tan?2?1101dsdss????由此可得212dLsd???實(shí)驗(yàn)中，外力F由一定質(zhì)量的砝碼的重力產(chǎn)生，即F=mg，鋼絲橫截面積為S=πD24(D是鋼絲直徑)，可得楊氏模量的計(jì)算公式：1228mgLdEDds???其中2d1d2為放大倍數(shù)，為保證大的放大倍數(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)有較大的d1（一般為2m）和較小的d2（一般為0.08m左右）。將待測(cè)鋼絲直徑D和原長(zhǎng)L、光杠桿鏡面至標(biāo)尺的距離d

5、1、光杠桿常數(shù)d2、砝碼產(chǎn)生的拉力、以及對(duì)應(yīng)的Δs測(cè)出，便可計(jì)算出鋼絲的楊氏模量mgE。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用千分尺測(cè)量鋼絲的直徑D，在不同方位測(cè)六次，計(jì)算其不確定度；2.用鋼卷尺對(duì)鋼絲的原長(zhǎng)L（從支架上端鋼絲上夾頭開(kāi)始到平臺(tái)夾鋼絲的下夾頭之間的距離）及平面鏡與標(biāo)尺的距離d1各測(cè)一次；3.用游標(biāo)卡尺測(cè)量光杠桿常數(shù)d2一次；4.采用逐個(gè)增加砝碼和減去砝碼的方法測(cè)量鋼絲的伸長(zhǎng)量，用逐差法求Δs；5.計(jì)算鋼絲的楊氏模量E及其不確定度，表達(dá)實(shí)驗(yàn)