文档介绍：大学物理实验报告-钢丝的杨氏模量测量nbsp;-(adsbygoogle=||[]).push({});.:班级:学号:.:钢丝的杨氏模量测量实验原理任何物体(或材料)在外力作用下都会发生形变。当形变不超过某一限度时,撤走外力则形变随之消失,为一可逆过程,这种形变称为弹性形变,这一极限称为弹性极限。超过弹性极限,就会产生永久形变(亦称塑性形变),即撤去外力后形变仍然存在,为不可逆过程。当外力进一步增大到某一点时,会突然发生很大的形变,该点称为屈服点,在达到屈服点后不久,材料可能发生断裂,在断裂点被拉断。人们在研究材料的弹性性质时,希望有这样一些物理量,它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。于是提出了应力F/S(即力与力所作用的面积之比)和应变ΔL/L(即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比)之比的概念。在胡克定律成立的范围内,应力和应变之比是一个常数,即(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***,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,见图1。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,如图2所示。当θ很小时,(2)...(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,由图可知(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)两式得到由此得(4)合并(1)和(4)两式得(5)(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()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....、砝码、望远镜和标尺。实验前,先要熟悉实验用的仪器,了解仪器的构造,仪器上各个部件的用途和调节方法,以及实验中要注意的问题,这样就能熟练地操作仪器,顺利地进行实验。杨氏模量测量仪实验装置如图1所示,待测金属丝长约1m,上端夹紧悬挂于支架顶部,下端夹在一个金属圆柱G(名叫管制器)的底部,支架中部有一平台F,平台中一圆孔,管制器能在孔中上