拉伸法測(cè)楊氏模量PPT通用通用課件

1、 拉伸法測(cè)楊氏彈性模量物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)名稱引 言 楊氏模量(Youngs modulus)是表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量。楊氏彈性模量是選定機(jī)械零件材料的依據(jù)之一，是工程技術(shù)設(shè)計(jì)中常用的參數(shù)。楊氏模量的測(cè)定對(duì)研究各種材料的力學(xué)性質(zhì)有著重要意義，還可用于機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、生物力學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域。 測(cè)量楊氏模量的方法一般有拉伸法、梁彎曲法、振動(dòng)法、內(nèi)耗法等，還出現(xiàn)了利用光纖位移傳感器、莫爾條紋、電渦流傳感器和波動(dòng)傳遞技術(shù)（微波或超聲波）等實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法測(cè)量楊氏模量。我們這次課主要給大家講如何利用拉伸法測(cè)楊氏彈性模量。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)用拉伸法測(cè)量金屬絲的楊氏彈性模量；掌握光杠桿測(cè)定微小伸長(zhǎng)量的

2、原理（重點(diǎn)）；掌握光杠桿放大系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法（重難點(diǎn)）；掌握三種基本長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器的使用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量鋼絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)原理 設(shè)有一根粗細(xì)均勻長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S的鋼絲，在受到沿長(zhǎng)度方向的外力F作用下伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)。根據(jù)虎克定律，在彈性限度內(nèi)，彈性體的相對(duì)伸長(zhǎng)量L/L與物體的應(yīng)力F/S成正比，即其中比例系數(shù)Y就是該材料的楊氏彈性模量，簡(jiǎn)稱楊氏模量。 若鋼絲的直徑d，則橫截面積為S=d2/4，得 L是微小形變量（數(shù)量級(jí)為10-2mm），無法用一般的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，因此實(shí)驗(yàn)中用光杠桿放大原理進(jìn)行測(cè)量。1、楊氏模量鋼絲應(yīng)力F砝碼應(yīng)變SLLS量綱是Nm-2實(shí)驗(yàn)原理2、光杠桿放大原理光桿桿放大原理裝置圖x

3、i放大倍數(shù) 實(shí)驗(yàn)原理3、鋼絲楊氏模量測(cè)量公式F :砝碼對(duì)鋼絲所產(chǎn)生的重力(F=mg)L:鋼絲的長(zhǎng)度（用卷尺測(cè)量）d:鋼絲的直徑（用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量）D：光杠桿鏡面到標(biāo)尺的垂直距離（用卷尺測(cè)量）l:光杠桿前后足的垂直距離（用游標(biāo)卡尺測(cè)量） x:增加砝碼使望遠(yuǎn)鏡中的標(biāo)尺位置發(fā)生變化的量楊氏模量測(cè)定儀 實(shí)驗(yàn)儀器鋼絲光杠桿平臺(tái)夾頭（隨鋼絲下降而下降）直標(biāo)尺鎖緊螺釘調(diào)焦旋鈕目鏡缺口準(zhǔn)星望遠(yuǎn)鏡俯仰螺釘 實(shí)驗(yàn)儀器游標(biāo)卡尺13mm170.02=0.34mm13+0.34=13.34mm 實(shí)驗(yàn)儀器6.765mm0.010mm=6.755mm6.765mm (-0.004)mm=6.769mm螺旋測(cè)微計(jì)（千分尺）讀

4、數(shù) 實(shí)驗(yàn)儀器螺旋測(cè)微計(jì)（千分尺）使用注意事項(xiàng)1、在旋進(jìn)螺桿，物件快要貼近測(cè)量面時(shí)，只能旋動(dòng)螺旋測(cè)微計(jì)尾部的限壓棘輪，直到棘輪打滑嗒、嗒發(fā)響。這樣做的目的一方面是為了保證每次測(cè)量時(shí)測(cè)量面與砧臺(tái)之間都有相等的壓力，滿足等精度測(cè)量的要求；另一方面是為了使砧臺(tái)和螺桿測(cè)量面不被損壞。2、用后存放時(shí)，測(cè)量面與砧臺(tái)之間不宜閉緊，特別注意防止銹蝕。3、必須進(jìn)行零誤差校正。 實(shí)驗(yàn)步驟1、檢查、布置儀器（2）在鋼絲下端掛上砝碼掛鉤并加一個(gè)砝碼，使鋼絲拉直。（3）檢查鋼絲下端夾頭能否在平臺(tái)圓孔中自由上下滑動(dòng)，減少摩擦力。（4）將光杠桿放在平臺(tái)上，兩前足放于凹槽中，后足尖放在圓柱夾臺(tái)的上端，注意不要與鋼絲相碰。（1）

5、調(diào)節(jié)測(cè)定儀腳架的底腳螺絲，使兩支柱鉛直。目的是為了使待測(cè)鋼絲鉛直。（5）調(diào)節(jié)光杠桿鏡面及標(biāo)尺大致鉛直（豎直）。 實(shí)驗(yàn)步驟（1）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的俯仰螺釘，使望遠(yuǎn)鏡大致水平。（2）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的高度，使得望遠(yuǎn)鏡和光杠桿大致處于同一高度。（3）左右移動(dòng)鏡尺裝置，沿望遠(yuǎn)鏡鏡筒上方（注意：不是通過望遠(yuǎn)鏡看到直尺的像）在光杠桿鏡面里能夠看到標(biāo)尺像，且像基本位于鏡面的中間位置。（4）微調(diào)望遠(yuǎn)鏡的高度和方向，并用瞄準(zhǔn)器對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺像。（5）調(diào)節(jié)聚焦手輪，使從望遠(yuǎn)鏡看到平面鏡里標(biāo)尺像。（若平面鏡里標(biāo)尺像上下清晰程度不一樣，則調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的俯仰螺釘）。（7）調(diào)節(jié)目鏡，使“豐”字型十字準(zhǔn)線清晰。（8）調(diào)節(jié)聚焦手輪，使標(biāo)尺像清晰

6、無視差。2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡注意：望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)完成后，測(cè)量過程中不能再變動(dòng)儀器的相對(duì)位置，包括放置望遠(yuǎn)鏡的桌子不可震動(dòng)，否則要從頭再調(diào)。實(shí)驗(yàn)步驟注意：1、加減砝碼時(shí)，砝碼的缺口要相互錯(cuò)開，動(dòng)作要輕，避免震 動(dòng)，手勿壓桌面和在桌面加減東西，保持裝置穩(wěn)定。 2、加減過程應(yīng)連貫進(jìn)行，不能中途回轉(zhuǎn)。 3、讀數(shù)應(yīng)使裝置基本穩(wěn)定時(shí)讀數(shù)。3、測(cè)量x（1）調(diào)整標(biāo)尺位置，記錄數(shù)據(jù)前標(biāo)尺讀數(shù)應(yīng)在10cm以下。（2）記錄實(shí)驗(yàn)開始時(shí)望遠(yuǎn)鏡中的標(biāo)尺讀數(shù)x0。 （3）依次增加砝碼，記錄下標(biāo)尺讀數(shù)，到第6個(gè)為止，第6個(gè)不記錄數(shù)據(jù)。 （4）再依次減少砝碼，記錄對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)。（5）對(duì)應(yīng)的數(shù)值取平均值，可以消除因摩擦和滯后等帶來的系統(tǒng)誤差。實(shí)驗(yàn)步驟（1）用卷尺測(cè)量光杠桿鏡面到標(biāo)尺的垂直距離D（單次）4、其他數(shù)據(jù)的測(cè)量（3）取下光杠桿，在平整的紙上壓出三個(gè)足痕，自 a足畫一垂直于 bc足連線的垂線，用游標(biāo)卡尺量出垂線長(zhǎng)度l（單次）。（4）用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量鋼絲的直徑d ，在鋼絲不同位置測(cè)量6次。（2）用卷尺測(cè)量鋼絲長(zhǎng)度 L（單次）。數(shù)據(jù)記錄砝碼數(shù)（個(gè)）0123456標(biāo)尺讀數(shù)（cm）加不記錄數(shù)據(jù)減不記錄數(shù)據(jù)平均不記錄數(shù)據(jù)1、測(cè)量xn123平均值xi=xi+3-xi (cm) 逐差法計(jì)算x的平均值砝碼質(zhì)量： g數(shù)據(jù)記錄2、測(cè)量鋼絲直