演示文稿楊氏模量世紀中科

（優(yōu)選）楊氏模量世紀中科版目前一頁\總數(shù)三十一頁\編于二點前言

楊氏模量是工程材料重要的物理性能參數(shù)，也是選擇工程材料的一個重要依據(jù)。

楊氏模量——材料抵抗彈性形變的能力

測量方法：靜態(tài)拉伸法、共振法、簡支梁法、懸臂梁法、脈沖波傳輸法等。本實驗—拉伸法，涉及長度微小變化測量。目前二頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗目的1、了解楊氏模量的物理概念，學會測量楊氏彈性模量的一種實驗方法。2、掌握用光杠桿放大測量長度微小變化的方法。3、學會用逐差法處理數(shù)據(jù)。4、學習間接不確定度計算及結果表達目前三頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗原理一、楊氏模量

眾所周知，物體在外力作用下將發(fā)生形變。當去除外力，物體能恢復原來形狀的形變——彈性形變.

棒狀或絲狀物體在軸向外力作用下的彈性形變——拉伸形變。

實驗證明，彈性范圍內，拉伸形變遵守胡克定律：目前四頁\總數(shù)三十一頁\編于二點F/S——單位截面上的垂直作用力（正應力或脅強），ΔL/L——物體相對伸長（線應變或脅變）。

比例系數(shù)Y——材料的楊氏模量（反抗拉伸形變的能力），不同質材料Y不同。于是（直徑為d的金屬絲）目前五頁\總數(shù)三十一頁\編于二點本實驗用光杠桿測量(筆試考點)二、光杠桿放大原理光杠桿系統(tǒng)由光杠桿反射鏡、測量望遠鏡及標尺組成.目前六頁\總數(shù)三十一頁\編于二點

光杠桿——固定在三角支架上的并可繞水平軸轉動的小平面鏡。測量望遠鏡、標尺

光杠桿是如何實現(xiàn)長度微小變化的測量的？目前七頁\總數(shù)三十一頁\編于二點基本原理：

通過平面鏡反射將長度的微小變化轉化成測量光線光點相對于參考標尺的移動，來完成測量。目前八頁\總數(shù)三十一頁\編于二點與杠桿類似！目前九頁\總數(shù)三十一頁\編于二點12

鋼絲上端固定，下端被圓柱夾柱，加載，伸長后足下移目前十頁\總數(shù)三十一頁\編于二點12根據(jù)幾何關系得：兩個三角形！目前十一頁\總數(shù)三十一頁\編于二點12微小伸長轉換放大成N測量。目前十二頁\總數(shù)三十一頁\編于二點三、測金屬絲楊氏模量實驗裝置

金屬絲上端固定，下端于圓柱夾中。夾柱可穿過固定平臺孔上下自由移動。圓柱下端金屬絲掛砝碼。加載，金屬絲伸長，光杠桿后足下移，望遠鏡中標尺讀數(shù)變化。目前十三頁\總數(shù)三十一頁\編于二點ZKY-YM型數(shù)顯轉鏡式楊氏模量儀數(shù)字拉力計哪些變化？目前十四頁\總數(shù)三十一頁\編于二點b=光杠杠常數(shù)即水平卡座長度（游標卡尺測）+小螺旋測微計讀數(shù)（調成整毫米數(shù)如5mm,后腿要在夾具上）儀器2儀器1b=水平卡座長度（游標卡尺測），無小螺旋測微計。目前十五頁\總數(shù)三十一頁\編于二點數(shù)字拉力計施力螺母顯示拉力

Mkg測出六個量計算楊氏模量：目前十六頁\總數(shù)三十一頁\編于二點四.系統(tǒng)誤差及消減（1）避免金屬絲假伸長

鋼絲自由懸掛不可能拉緊，開始加載會伴有假伸長。方法：測量前預先加力，拉緊鋼絲。（2）消除伸長滯后效應誤差

鋼絲加外力要經過一段時間才達到穩(wěn)定伸長即滯后效應。引起誤差。如何減小該誤差？

方法：每次加力后應等一段時間（ZKY-YM型：顯示器數(shù)字穩(wěn)定）再讀數(shù)；加載與減載，讀數(shù)平均。為什么？目前十七頁\總數(shù)三十一頁\編于二點（3）儀器調整不當引起誤差（4）鋼絲銹蝕或長期受力產生金屬疲勞。

導致應力集中或塑性形變。及時更換鋼絲。（5）載荷不準確

望遠鏡偏離水平；支架不鉛直。

數(shù)字拉力計視值誤差取砝碼銹蝕目前十八頁\總數(shù)三十一頁\編于二點五.其他測量誤差及估算

L—上下夾具間鋼絲長度。卷尺始端于金屬絲上夾頭下表面即橫梁上表面，另一端于平臺上表面。測量時卷尺與鋼絲不嚴格平行，誤差可估算2-3mm.D—光杠桿反射鏡轉軸至標尺的距離。卷尺始端于標尺表面，另一端于垂直卡座上表面。鋼卷尺與支架軸線不嚴格平行，誤差可估算2-3mm.

d—鋼絲直徑。千分尺測，應將測點均勻分布在上中下各個位置。儀器誤差取0.004mm.目前十九頁\總數(shù)三十一頁\編于二點b—光杠桿腿長(光杠桿動足到反射鏡轉的距離)(水平卡座長度)。游標卡尺測，儀器誤差0.02mm.實驗器材

楊氏模量儀（支架、光杠桿、標尺，金屬絲）；望遠鏡；數(shù)字拉力計；量具盒子（鋼卷尺，游標卡尺，螺旋測微計）；

目前二十頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗內容及步驟一、調整楊氏模量儀支架保證夾頭夾緊金屬絲，反射鏡轉動靈活。1.接線：拉力傳感信號線接入數(shù)字拉力計，DC連接線連接拉力計電源和背光源。2.打開拉力計電源開關，預熱10min。背光源點亮，標尺清晰。拉力器面板顯示金屬絲拉力。

3.旋轉施力螺母，給金屬絲加預拉力2-3kg,拉直金屬絲。目前二十一頁\總數(shù)三十一頁\編于二點二、調整望遠鏡

1.望遠鏡正對光杠桿中心（望遠鏡前沿與平臺板邊緣距離在30cm內）；側面看望遠鏡軸線平行；調節(jié)支架上三個螺釘，從目鏡中看到明亮的黃光。2.調節(jié)目鏡，使十字叉絲清晰；調節(jié)調焦手輪，看黃色標尺清晰。調焦手輪目鏡目前二十二頁\總數(shù)三十一頁\編于二點3.調節(jié)支架螺釘，使十字叉絲橫線與標尺刻度線平行，讀數(shù)不超過3.5cm（以免后面加載讀數(shù)超出標尺量程）；水平移動支架，使十字縱線對齊標尺中心。三、測量（1）各載荷下的標尺讀數(shù)加載，依次增加1kg，分別記下讀數(shù)。——初始載荷下標尺讀數(shù)——每增加1kg載荷的標尺讀數(shù)（旋轉施力螺母）目前二十三頁\總數(shù)三十一頁\編于二點

數(shù)分鐘后，再依次減載1kg，分別記錄讀數(shù)——每減少1kg載荷的標尺讀數(shù)

注意：實驗中不再調望遠鏡，施力螺母不要回旋。金屬絲最大拉力不超過12公斤。（2）其他量測量

卷尺測金屬絲長。

卷尺測。

游標卡尺測量光杠桿腿長（水平卡座長度）。

螺旋測微計測金屬絲直徑，不同位置測6次以上。目前二十四頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗記錄與數(shù)據(jù)處理

一、實驗記錄（1）鋼絲直徑測量數(shù)據(jù)表格；（2）加卸載荷標尺讀數(shù)記錄表格；（3）D、L、b測量記錄表格

二、用逐差法處理N數(shù)據(jù)

三、計算楊氏模量平均值、不確定度，表達測量結果。為什么要用逐差法處理數(shù)據(jù)？（緒論）如何計算不確定度？（間接測量）目前二十五頁\總數(shù)三十一頁\編于二點各直接測量量不確定度計算目前二十六頁\總數(shù)三十一頁\編于二點兩邊取對數(shù)微分得（間接測量）：相對不確定度目前二十七頁\總數(shù)三十一頁\編于二點Y=（2.1±0.3）×1011Pa舉例：

數(shù)據(jù)處理要有較詳細的計算過程，中間結果的不確定度可以多取一位。最后結果不確定度取一位。注意結果的有效數(shù)字修約規(guī)則和測量結果的正確表達。

計算錯誤或測量錯誤目前二十八頁\總數(shù)三十一頁\編于二點1.鋼絲直徑測量數(shù)據(jù)123456測次2.D、L、b測量記錄被測量量具名稱分度值儀器誤差測量讀數(shù)附目前二十九頁\總數(shù)三十一頁\編于二點物理實驗教學中心3.標尺讀數(shù)記錄載荷/kg01234567加載減載標尺讀數(shù)逐差值4kg次數(shù)

2.000

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9.000注意隨時檢查測量數(shù)據(jù)是否有問題！