文档介绍：大学物理仿真实验钢丝杨氏模量测定姓名:学号:学院:班级:实验日期:年月日实验名称:钢丝杨氏模量测定实验目的:;;,掌握这两种数据处理的方法。三、实验仪器:支架和金属钢丝,光杠杆,镜尺组实验原理:在胡克定律成立的范围内,应力和应变之比是一个常数,即E=(F/S)/(△L/L)=FL/S△L(1)E被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。某种材料发生一定应变所需要的力大,该材料的杨氏模量也就大。杨氏模量的大小标志了材料的刚性。通过式(1),在样品截面积S上的作用应力为F,测量引起的相对伸长量ΔL/L,即可计算出材料的杨氏模量E。因一般伸长量ΔL很小,故常采用光学放大法,将其放大,如用光杠杆测量ΔL。光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架,平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直,其后足即杠杆的支脚与被测物接触。当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时,镜面法线转过一个θ角,而入射到望远镜的光线转过2θ角。当θ很小时,Ø≈tanØ=△L/l(2)式中l为支脚尖到刀口的垂直距离(也叫光杠杆的臂长)。根据光的反射定律,反射角和入射角相等,故当镜面转动θ角时,反射光线转动2θ角tan2Ø≈2Ø=b/D(3)式中D为镜面到标尺的距离,b为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。从(2)和(3)两式得到△L/l=b/(2D)(4)由此得△L=bl/(2D)(5)合并(1)和(4)两式得E=2DLF/(Slb)(6)式中2D/l叫做光杠杆的放大倍数。只要测量出L、D、l和d(S=Πdd/4)及一系列的F与b之后,就可以由式(5)确定金属丝的杨氏模量E。(1)调节放置光杠杆的平台F与望远镜的相对位置,使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。(2)调节支架底脚螺丝,确保平台水平(为什么?),调平台的上下位置,使管制器顶部与平台的上表面共面。(3)光杠杆的调节,光杠杆和镜尺组是测量金属丝伸长量ΔL的关键部件。光杠杆的镜面(1)和刀口(3)应平行。使用时刀口放在平台的槽内,支脚放在管制器的槽内,刀口和支脚尖应共面。(4)镜尺组的调节,调节望远镜、直尺和光杠杆三者之间的相对位置,使望远镜和反射镜处于同等高度,调节望远镜目镜视度圈(4),使目镜内分划板刻线(叉丝)清晰,用手轮(5)调焦,使标尺像清晰。(1)砝码托的质量为m0,记录望远镜中标尺的读数r0作为钢丝的起始长度。(2)在砝码托上逐次加500g砝码(可加到3500g),观察每增加500g时望远镜中标尺上的读数ri,然后再将砝码逐次减去,记下对应的读数r’i,取两组对应数据的平均值。(3)用米尺测量金属丝的长度L和平面镜与标尺之间的距离D,以及光杠杆的臂长。=,D=,L=,d==2DLF/(Slb)E=*