實(shí)驗(yàn)32拉伸法測金屬絲楊氏彈性模量課件

大家好！大家好！1用拉伸法測量金屬絲楊氏模量

實(shí)驗(yàn)簡介實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理逐差法處理數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄與處理課后思考題用拉伸法測量金屬絲楊氏模量實(shí)驗(yàn)簡介2實(shí)驗(yàn)簡介材料受外力作用時(shí)必然發(fā)生形變，楊氏模量(也稱彈性模量)是反映固體材料彈性形變的重要物理量，在一般工程設(shè)計(jì)中是一個(gè)常用參數(shù)，是選定機(jī)械構(gòu)件材料的重要依據(jù)之一。常用金屬材料楊氏模量的數(shù)量級為

本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)拉伸法測定鋼絲的楊氏模量，實(shí)驗(yàn)中涉及較多長度量的測量．應(yīng)根據(jù)不同測量對象，選擇不同的測量儀．其中鋼絲長度的改變量很小，用一般測量長度的工具不易精確測量，也難保證其精度要求．本實(shí)驗(yàn)采用光杠桿放大法測量微小長度變化，它的特點(diǎn)是直觀、簡便、精度高返回實(shí)驗(yàn)簡介材料受外力作用時(shí)必然發(fā)生形變，楊氏模量(也稱彈性模量3實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)用拉伸法測楊氏模量的方法；2．學(xué)習(xí)光杠桿放大法測微小長度變化的原理和方法；3．掌握千分尺、望遠(yuǎn)鏡的使用方法；4．學(xué)習(xí)用逐差法處理數(shù)據(jù)；5．學(xué)習(xí)正確選擇測量儀器，從而體會(huì)誤差理論對實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義。返回實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)用拉伸法測楊氏模量的方法；返回4實(shí)驗(yàn)原理1、拉伸法測楊氏彈性模量給物體施以力的作用，物體將發(fā)生形變，在彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)變與應(yīng)力的大小成正比，其比例系數(shù)的倒數(shù)即為楊氏模量，又稱彈性模量。以長度為L、橫截面積為S的金屬絲為例，在外力F的作用下，金屬絲伸長量為△L，在彈性限度范圍內(nèi)，則有其中E即為金屬絲的楊氏模量，其單位為N·m。,它僅與材料的性質(zhì)有關(guān)，變化上式得實(shí)驗(yàn)原理1、拉伸法測楊氏彈性模量其中E即為金屬絲的楊氏模量，52、光桿桿放大法測量微小伸長量⊿L光杠桿放大法是一種利用光學(xué)原理把微小長度的變化加以放大后，再進(jìn)行測量的方法。

光杠桿放大法利用光杠桿放大裝置將微小長度的變化放大為望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺讀數(shù)的變化。光杠桿放大裝置包括光杠桿和鏡尺組。

實(shí)驗(yàn)原理2、光桿桿放大法測量微小伸長量⊿L實(shí)驗(yàn)原理6楊氏彈性模量測定儀楊氏彈性模量測定儀7光杠桿放大原理n0n1D其中，b中為光桿桿后腳到前兩腳連線的垂直距離；D是平面鏡面到米尺的水平距離；⊿n是望遠(yuǎn)鏡中米尺讀數(shù)的變化值。光杠桿放大原理n0n1D其中，b中為光桿桿后腳到前兩8將金屬絲截面積代入即可得到待測金屬絲的楊氏模量公式為:

返回將金屬絲截面積9逐差法處理數(shù)據(jù)應(yīng)用條件：處理等間隔線性變化的測量數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：充分利用各個(gè)測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差和擴(kuò)大測量范圍。例如:測金屬絲楊氏模量時(shí)，每次加載質(zhì)量相等的砝碼測得光杠桿標(biāo)尺讀數(shù)如下表：

N12345678910nin1n2n3n4x5n6n7n8n9n10如果簡單地將每加（減）一個(gè)砝碼引起的長度變化直接計(jì)算出來，有：由上式可以看出只有始末兩次測量值起了作用，等效于只測了n1和n10。逐差法處理數(shù)據(jù)應(yīng)用條件：處理等間隔線性變化的測量數(shù)據(jù)。N1210為了充分利用測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差，應(yīng)采用逐差法：（1）

將測量列按次序分為高低兩組

（2）取對應(yīng)項(xiàng)的差值后再求平均：其中為加載5個(gè)砝碼引起的長度的變化，即:（3）逐差法處理數(shù)據(jù)的不確定度的計(jì)算：為了充分利用測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差，應(yīng)采用逐差法：（3）逐差11N12345nin1n2n3n4n5N678910nin6n7n8n9n10返回N12345nin1n2n3n4n5N678910nin6n12實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.楊氏模量測定儀的調(diào)整

(1)調(diào)節(jié)楊氏模量測定儀的底腳調(diào)整螺釘，使立柱鉛直。(2)調(diào)節(jié)平臺的上下位置，使隨金屬絲伸長的夾具B上端與溝槽在同一水平面上（為什么?）。(3)加1Kg砝碼在砝碼托盤上，將金屬絲拉直，檢查夾具B是否能在平臺的孔中上下自由地滑動(dòng)，金屬絲是否被上下夾子夾緊．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.楊氏模量測定儀的調(diào)整132.光杠桿及望遠(yuǎn)鏡尺組的調(diào)節(jié)（1）外觀對準(zhǔn)——調(diào)節(jié)光杠桿與望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)尺中部在同一高度上。（2）鏡外找像——缺口、準(zhǔn)星、平面鏡中標(biāo)尺像．三者在一條水平線上。（3）鏡內(nèi)找像——先調(diào)節(jié)目鏡使叉絲清晰，再調(diào)節(jié)調(diào)焦距看清標(biāo)尺像，直到無視差為準(zhǔn)。（4）細(xì)調(diào)對零——對準(zhǔn)標(biāo)尺像零刻線附近的任一刻度線，并記錄讀數(shù)n0。2.光杠桿及望遠(yuǎn)鏡尺組的調(diào)節(jié)143.測量：采用等增量測量法。（1）將依次增減砝碼時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)標(biāo)尺讀數(shù)ni記入表格中。（2）用鋼卷尺測量D和L。用印跡法測出b。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d,選擇上中下三處，每處都要在互相垂直方向上各測一次，計(jì)算平均值。返回3.測量：采用等增量測量法。返回15注意事項(xiàng)1.加減砝碼時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn),勿使砝碼托擺動(dòng)。否則將會(huì)導(dǎo)致光杠桿后足尖發(fā)生移動(dòng)。并在每次增減砝碼后，等金屬絲完全不晃動(dòng)時(shí)才能讀數(shù).2.在測量過程中，不能碰動(dòng)各儀器。增加砝碼時(shí)應(yīng)將砝碼缺口交叉放置。（為什么？）3.對測得的一組ni值,如果不按比例增減，應(yīng)分析原因后重新測量。4.用千分尺測d時(shí)，應(yīng)先檢查零點(diǎn)讀數(shù)，并記錄零點(diǎn)誤差。要求對不同位置處測6次。返回注意事項(xiàng)1.加減砝碼時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn),勿使砝碼托擺動(dòng)。否則將會(huì)導(dǎo)161．單次測量量

數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)處理17次數(shù)123456

/mm

/mm

/mm

2．金屬絲直徑d的測量

次數(shù)12345618

次數(shù)i1234560.0001.0002.0003.0004.0005.0003．望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺讀數(shù)變化量的測量次數(shù)i1219

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20課后思考題本實(shí)驗(yàn)中分別用了米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微計(jì)以及光杠桿望遠(yuǎn)鏡尺組系統(tǒng)四種測長儀器，試用不確定度理論說明選擇這些測量儀器的標(biāo)準(zhǔn)。定量分析各被測量中哪一個(gè)量的不確定度對結(jié)果影響最大。做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么要求在正式讀數(shù)之前先加砝碼把金屬絲拉直？這樣做會(huì)不會(huì)影響測量結(jié)果？課后思考題本實(shí)驗(yàn)中分別用了米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微計(jì)以及光杠21再見再見22大家好！大家好！23用拉伸法測量金屬絲楊氏模量

實(shí)驗(yàn)簡介實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理逐差法處理數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄與處理課后思考題用拉伸法測量金屬絲楊氏模量實(shí)驗(yàn)簡介24實(shí)驗(yàn)簡介材料受外力作用時(shí)必然發(fā)生形變，楊氏模量(也稱彈性模量)是反映固體材料彈性形變的重要物理量，在一般工程設(shè)計(jì)中是一個(gè)常用參數(shù)，是選定機(jī)械構(gòu)件材料的重要依據(jù)之一。常用金屬材料楊氏模量的數(shù)量級為

本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)拉伸法測定鋼絲的楊氏模量，實(shí)驗(yàn)中涉及較多長度量的測量．應(yīng)根據(jù)不同測量對象，選擇不同的測量儀．其中鋼絲長度的改變量很小，用一般測量長度的工具不易精確測量，也難保證其精度要求．本實(shí)驗(yàn)采用光杠桿放大法測量微小長度變化，它的特點(diǎn)是直觀、簡便、精度高返回實(shí)驗(yàn)簡介材料受外力作用時(shí)必然發(fā)生形變，楊氏模量(也稱彈性模量25實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)用拉伸法測楊氏模量的方法；2．學(xué)習(xí)光杠桿放大法測微小長度變化的原理和方法；3．掌握千分尺、望遠(yuǎn)鏡的使用方法；4．學(xué)習(xí)用逐差法處理數(shù)據(jù)；5．學(xué)習(xí)正確選擇測量儀器，從而體會(huì)誤差理論對實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義。返回實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)用拉伸法測楊氏模量的方法；返回26實(shí)驗(yàn)原理1、拉伸法測楊氏彈性模量給物體施以力的作用，物體將發(fā)生形變，在彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)變與應(yīng)力的大小成正比，其比例系數(shù)的倒數(shù)即為楊氏模量，又稱彈性模量。以長度為L、橫截面積為S的金屬絲為例，在外力F的作用下，金屬絲伸長量為△L，在彈性限度范圍內(nèi)，則有其中E即為金屬絲的楊氏模量，其單位為N·m。,它僅與材料的性質(zhì)有關(guān)，變化上式得實(shí)驗(yàn)原理1、拉伸法測楊氏彈性模量其中E即為金屬絲的楊氏模量，272、光桿桿放大法測量微小伸長量⊿L光杠桿放大法是一種利用光學(xué)原理把微小長度的變化加以放大后，再進(jìn)行測量的方法。

光杠桿放大法利用光杠桿放大裝置將微小長度的變化放大為望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺讀數(shù)的變化。光杠桿放大裝置包括光杠桿和鏡尺組。

實(shí)驗(yàn)原理2、光桿桿放大法測量微小伸長量⊿L實(shí)驗(yàn)原理28楊氏彈性模量測定儀楊氏彈性模量測定儀29光杠桿放大原理n0n1D其中，b中為光桿桿后腳到前兩腳連線的垂直距離；D是平面鏡面到米尺的水平距離；⊿n是望遠(yuǎn)鏡中米尺讀數(shù)的變化值。光杠桿放大原理n0n1D其中，b中為光桿桿后腳到前兩30將金屬絲截面積代入即可得到待測金屬絲的楊氏模量公式為:

返回將金屬絲截面積31逐差法處理數(shù)據(jù)應(yīng)用條件：處理等間隔線性變化的測量數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：充分利用各個(gè)測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差和擴(kuò)大測量范圍。例如:測金屬絲楊氏模量時(shí)，每次加載質(zhì)量相等的砝碼測得光杠桿標(biāo)尺讀數(shù)如下表：

N12345678910nin1n2n3n4x5n6n7n8n9n10如果簡單地將每加（減）一個(gè)砝碼引起的長度變化直接計(jì)算出來，有：由上式可以看出只有始末兩次測量值起了作用，等效于只測了n1和n10。逐差法處理數(shù)據(jù)應(yīng)用條件：處理等間隔線性變化的測量數(shù)據(jù)。N1232為了充分利用測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差，應(yīng)采用逐差法：（1）

將測量列按次序分為高低兩組

（2）取對應(yīng)項(xiàng)的差值后再求平均：其中為加載5個(gè)砝碼引起的長度的變化，即:（3）逐差法處理數(shù)據(jù)的不確定度的計(jì)算：為了充分利用測量數(shù)據(jù)，減小測量誤差，應(yīng)采用逐差法：（3）逐差33N12345nin1n2n3n4n5N678910nin6n7n8n9n10返回N12345nin1n2n3n4n5N678910nin6n34實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.楊氏模量測定儀的調(diào)整

(1)調(diào)節(jié)楊氏模量測定儀的底腳調(diào)整螺釘，使立柱鉛直。(2)調(diào)節(jié)平臺的上下位置，使隨金屬絲伸長的夾具B上端與溝槽在同一水平面上（為什么?）。(3)加1Kg砝碼在砝碼托盤上，將金屬絲拉直，檢查夾具B是否能在平臺的孔中上下自由地滑動(dòng)，金屬絲是否被上下夾子夾緊．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.楊氏模量測定儀的調(diào)整352.光杠桿及望遠(yuǎn)鏡尺組的調(diào)節(jié)（1）外觀對準(zhǔn)——調(diào)節(jié)光杠桿與望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)尺中部在同一高度上。（2）鏡外找像——缺口、準(zhǔn)星、平面鏡中標(biāo)尺像．三者在一條水平線上。（3）鏡內(nèi)找像——先調(diào)節(jié)目鏡使叉絲清晰，再調(diào)節(jié)調(diào)焦距看清標(biāo)尺像，直到無視差為準(zhǔn)。（4）細(xì)調(diào)對零——對準(zhǔn)標(biāo)尺像零刻線附近的任一刻度線，并記錄讀數(shù)n0。2.光杠桿及望遠(yuǎn)鏡尺組的調(diào)節(jié)363.測量：采用等增量測量法。（1）將依次增減砝碼時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)標(biāo)尺讀數(shù)ni記入表格中。（2）用鋼卷尺測量D和L。用印跡法測出b。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d,選擇上中下三處，每處都要在互相垂直方向上各測一次，計(jì)算平均值。返回3.測量：采用等增量測量法。返回37注意事項(xiàng)1.加減砝碼時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn),勿使砝碼托擺動(dòng)。否則將會(huì)導(dǎo)致光杠桿后足尖發(fā)生移動(dòng)。并在每次增減砝碼后，等金屬絲完全不晃動(dòng)時(shí)才能讀數(shù).2.在測量過程中，不能碰動(dòng)各儀器。增加砝碼時(shí)應(yīng)將砝碼缺口交叉放置。（為什么？）3.對測得的一組ni值,如果不按比例增減，應(yīng)分析原因后重新測量。4.用千分尺測d時(shí)，應(yīng)先檢查零點(diǎn)讀數(shù)，并記錄零點(diǎn)誤差。要求對不同位置處測6次。返回注意事項(xiàng)1.加減砝碼時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn),勿使砝碼托擺動(dòng)。否則將會(huì)導(dǎo)381．單次測量量

數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)處理39次數(shù)123456

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