大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)《用伸長法測定金屬絲的楊氏模量》

1、1實(shí)驗(yàn)九實(shí)驗(yàn)九用伸長法測定金屬絲的楊氏模量用伸長法測定金屬絲的楊氏模量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.用伸長法測定金屬絲的楊氏模量。2.學(xué)習(xí)光杠桿原理并掌握使用方法。3.練習(xí)用逐差法處理數(shù)據(jù)。【實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材】楊氏模量測定儀，光杠桿，尺讀望遠(yuǎn)鏡，螺旋測微計(jì)，砝碼，米尺?！緦?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理】1胡克定律及楊氏模量胡克定律及楊氏模量楊氏模量是由拉伸物體時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系求得的常數(shù)。1808年由物理學(xué)家T.Young提案，因而得名楊氏模量。有一均勻的金屬絲

2、（或棒），長為L，橫截面積為S，絲之一端固定，另一端施以拉力F，結(jié)果伸長了?L。若用相對(duì)伸長?L／L表示其形變，則根據(jù)虎克定律：在彈性限度內(nèi)，脅變（指在外力作用下的相對(duì)伸長?LL）與脅強(qiáng)（單位面積上所受到的力）成正比，用公式表達(dá)為：或（1）1LFLYS???FLYSL??式中Y為金屬絲的楊氏模量，它表征材料的強(qiáng)度性質(zhì)，只與材料的質(zhì)料有關(guān)，而與材料的形狀、大小無關(guān)。在數(shù)值上，Y等于相對(duì)伸長為1時(shí)的脅強(qiáng)，所以它的單位與脅強(qiáng)的單位相同。2光杠

3、桿鏡尺法測量微小長度的變化光杠桿鏡尺法測量微小長度的變化在（1）式中，在外力F的拉伸下，鋼絲的伸長量?L是很小的量。用一般的長度測量儀器無法測量。在本實(shí)驗(yàn)中采用光杠桿鏡尺法測量。如圖1所示，光杠桿是一塊平面鏡直立的裝在一個(gè)三足底板上。三個(gè)足尖f1，f2，f3構(gòu)成一個(gè)等腰三角形。f1，f2為等腰三角形的底邊。f3到這底邊的垂直距離（即距離三角形底邊上的高）記為b。如果f1，f2在一個(gè)平臺(tái)上，而f3下降?L，那么平面鏡將繞f1，f2轉(zhuǎn)動(dòng)?。

4、如圖2所示，初始時(shí)，平面鏡處于垂直狀態(tài)。標(biāo)尺通過平面鏡反射后，在望遠(yuǎn)鏡中成像。則望遠(yuǎn)鏡可以通過平面鏡圖13A：鋼絲懸掛端B：鋼絲C：光杠桿D：凹槽E：鋼絲夾緊端F：砝碼G：支架底角螺絲H：尺讀望遠(yuǎn)鏡I：目鏡J：物鏡K：標(biāo)尺(2)測量鋼絲長度，應(yīng)注意兩端點(diǎn)的位置，上端起于夾鋼絲的兩個(gè)半圓柱的下表面，下端止于管制器的下表面。(3)將光杠桿放置于平臺(tái)上，旋松固定螺絲移動(dòng)杠桿使其前兩錐形足尖(或刀口)放入平臺(tái)的溝槽內(nèi)，后錐形足尖放在管制器的槽內(nèi)

5、，再旋緊螺絲。之后再調(diào)節(jié)平面鏡的仰角使鏡面垂直，即光杠桿鏡面法線與望遠(yuǎn)鏡軸線大體重合，按先粗調(diào)后細(xì)調(diào)的原則，使其能將標(biāo)尺上的刻度反射到望遠(yuǎn)鏡里，利用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)光杠桿平面鏡中的標(biāo)尺像。(4)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡看清叉絲，再調(diào)聚焦旋鈕可以找到標(biāo)尺，如果沒找到標(biāo)尺請(qǐng)不要過急調(diào)聚焦旋鈕，重新瞄準(zhǔn)光杠桿平面鏡中的標(biāo)尺像，重復(fù)以上調(diào)試。要注意：使標(biāo)尺的像消除視差(即眼睛上下移動(dòng)時(shí)，所看到的豎尺刻度像和叉絲之間應(yīng)沒有相對(duì)變動(dòng))。(5)光杠桿、望遠(yuǎn)鏡

6、、標(biāo)尺調(diào)整好以后，整個(gè)實(shí)驗(yàn)中防止位置變動(dòng)。加減砝碼要輕放輕取避免晃動(dòng)、傾斜，使鋼絲與管制器之間發(fā)生摩擦，待鋼絲靜止后(約2分鐘左右)再讀數(shù)。(6)觀測標(biāo)尺時(shí)眼睛正對(duì)望遠(yuǎn)鏡，不得忽高忽低引起視差。3關(guān)于Y的測量：(1)掛好金屬絲后，加上砝碼托及1～2㎏砝碼，將線拉直。(2)安裝尺度望遠(yuǎn)鏡并調(diào)節(jié)好，從望遠(yuǎn)鏡中的水平絲，讀出直尺的數(shù)值為n0。(3)逐次增加一定質(zhì)量的砝碼，相應(yīng)的望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)為n1、n2、n3、…，至少加6次砝碼。(4)Y值的計(jì)算