創(chuàng)新實驗設(shè)計楊氏模量的測量.doc

創(chuàng)新實驗設(shè)計楊氏模量的測量 本實驗就是運(yùn)用三角形相似原理，把鋼絲的伸長量進(jìn)行放大。此方法受限制小，儀器少，操作簡單，而且能準(zhǔn)確的測出楊氏模量實驗?zāi)康模?1、學(xué)會用三角形相似原理測定金屬絲的楊氏模量。 2、學(xué)會多角度對實驗創(chuàng)新。 3、學(xué)會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)。實驗儀器：楊氏模量儀、剛卷尺、水準(zhǔn)儀、硬質(zhì)米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、砝碼、微型激光發(fā)射器和鋼絲。實驗原理：最簡單的形變是棒狀物體（或金屬絲）受外力后的伸長與縮短。設(shè)以物體長為l，截面積為s。沿長度方向施力f后，物體的伸長（縮短）為l。比值f/s是單位面積上的作用力，稱為脅強(qiáng)，它決定了物體的形變；比值l/l是物體的相對伸長，稱為脅變，它表示物體形變的大小。按照胡克定律，在物體的限度內(nèi)脅強(qiáng)與脅變成正比，其比例系數(shù)為 y=（fl）/(ls). y稱為楊氏模量，y的國際單位制是帕斯卡，記為pa(1pa=1n/m2).根據(jù)上式，測出等號右邊各量后，便可算出楊氏模量。其中，f、l和s可用一般的方法測得，唯有伸長量l的值很小，用一般工具不易測量準(zhǔn)確。因此我們用放大法來測定伸長量l。裝置原理圖如右圖所示： n為在米尺上的讀數(shù)，l為鋼絲伸長量即為oe、fb，oc為激光器的長度，of為激光器距離米尺的距離。 an f olb e cn在米尺上讀出，oc可以測出，根據(jù)三角形相似可以得到：afo與oec相似，ao/oc=af/oe因為af和of已知，根據(jù)直角三角形勾股定理可算出ao這樣oe可以算出來。實驗步驟： 、按 照實驗要求安裝儀器，米尺必須保持與地面垂直，激光 器必須與地面保持平行。（把光杠桿鏡子改成激光發(fā)射器） 、適當(dāng)調(diào)整被測鋼絲長度，使鋼絲長度為。 、二前尖腳放在工作臺的橫槽內(nèi)，后面的主桿尖腳放在下夾頭上，但是不與鋼絲接觸。調(diào)整激光發(fā)射器光點恰好垂直照在左邊豎著的長米尺上。鋼絲自然伸直。 、按順序增加砝碼，（每次增加），觀察長米尺上的刻度變化，并依次記下相應(yīng)的刻度值。然后按相反次序?qū)㈨来a取下，記錄相應(yīng)的米尺數(shù)值用逐差法算出的平均值。 、測量鋼絲的長度和激光器到長米尺的距離，測量激光器兩前腳中點與后腳的距離oc,用螺旋測微器測量鋼絲的直徑d,并計算其截面積 6 、 帶入數(shù)據(jù)計算楊氏模量e.注意事項：1.長米尺必須與地面垂直，激光器發(fā)出射線必須與地面平行，且光點恰好垂直照在長米尺上。此為關(guān)鍵！ 2.后腳不能與鋼絲接觸。保持鋼絲處于垂直狀態(tài)。 3.盡量讓鋼絲不晃動。穩(wěn)定后再讀數(shù)。數(shù)據(jù)記錄： 鋼絲伸長量數(shù)據(jù)記錄表砝碼數(shù) nf=mg (n)增加砝碼時的讀數(shù)ni(mm)減少砝碼時的讀數(shù)nj(mm)nn=(ni+nj)/2 （mm）33*9.8044*9.8055*9.8066*9.8077*9.8088*9.8099*9.801010*9.80 n0= mm 鋼絲直徑數(shù)據(jù)記錄表 零差d0= mm次數(shù)讀數(shù)值d1 (mm)測量值d=d1-d0 (mm)123 其他數(shù)據(jù)記錄表項目項目數(shù)據(jù)測量值測量誤差f (n)4*1.00*9.804*0.01*9.80l (mm)0.5d (mm)0.5b (mm)0.1、數(shù)據(jù)處理：l=(b*(nn-n0) /(d2+(nn-n)2)逐差法：l=f=4mg=4*1*9.8=39.2ny=（fl）/(ls)= n/m2.ey=f/f+l/l+d/d+b/b+l/