文档介绍：大学物理杨氏模量实验报告

篇一：大物仿真实验---金属杨氏模量的测定
大物仿真实验报告
金属杨氏模量的测定
化工12
一、实验目的
1、掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理和方法 2、学会使用逐差法处理数据
二、实验原理
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）
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，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
（4）
由此得
（5）
合并（1）和（4）两式得
2????????????
Y=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（一系列的F与b之后，就可以由式（6）确定金属丝的杨氏模量E。
）及
三、实验仪器
杨氏模量仪、光杠杆和标尺望远镜、砝码、钢直尺、钢卷尺、螺旋测微计、游标卡尺、白炽灯
四、实验过程与步骤
1．调节仪器
（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，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（图2）。
2．测量
（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。
五、实验数据记录
l= ；Ｄ＝；L＝；ｄ＝
六、数据处理与结论
将所得数据代入Y=
2????????????
Y=
EN=
41|????|
4
/d=

L==%;
ED==; EY=EL+ED+2Ed+EN=% 故测量结果表示为：（+）N/mm2 E误差分析：测量数据较多，读数误差大。七、思考题
1．利用光杠杆把测微小长度ΔL变成侧b，光杠杆的放大率为2D/L，根据此式能否以增加D减小L来提高放大率，这样做有无好处？有无限度？应怎样考虑这个问题？
答：这样做的好处是可以增加放大倍数，但是这个仪器的要求
是D＞＞R（D远远大于R）,所以不能无限度增大
篇二：杨氏弹性模量的测量实验报告
中南大学大学物理实验杨氏弹性模量的测量实验报告
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篇三：大学物理实验-拉伸法测钢丝的杨氏模量(已批阅)
系学号姓名日期
实验题目：用拉伸法测钢丝的杨氏模量 13+39+33=85
实验目的：采用拉伸法测定杨氏模量，掌握利用光杠杆测定微小形变地方法。在数据处理中，掌握逐差法
和作图法两种数据处理的方法
实验仪器: 杨氏模量测量仪（包括