用拉伸法測鋼絲楊氏模量-實驗報告

用拉伸法測鋼絲楊氏模量——實驗報告【實驗目的】★?8?4基本要求◆?8?4提高要求1、學習用拉伸法測定鋼絲的楊氏模量；

2、掌握光杠桿測量的微小變化的原理；

3、學習逐差法處理數據；

4、學習測量結果的不確定度評定；

5、了解望遠鏡的結構及原理；

6、會用圖解法提出粗差；

7、了解選擇測量儀器的理論依據；

8、寫出完整的實驗報告。1、設計用計算機測繪實驗圖線并用計算機進行數據分析和處理；

2、設計杠桿發(fā)測固體熱脹系數的實驗方案；

3、設計動態(tài)法測定楊氏模量的實驗方案?！緦嶒瀮x器】楊氏彈性模量測定儀；光杠桿；望遠鏡及直尺；千分尺；游標卡尺；米尺；待測鋼絲；砝碼等?！緦嶒炘怼?.楊氏彈性模量Y是材料在彈性限度內應力與應變的比值，即

楊氏彈性模量反映了材料的剛度，是度量物體在彈性范圍內受力時形變大小的因素之一，是表征材料機械特性的物理量之一。2.光杠桿原理

伸長量Δl比較小，不易測準，本實驗利用了光杠桿的放大原理對Δl進行測量。

利用光杠桿裝置后，楊氏彈性模量Y可表示為：

式中，F是鋼絲所受的力，l是鋼絲的長度，L是鏡面到標尺間的距離，d是鋼絲的直徑，

b是光杠桿后足到兩前足尖連線的垂直距離，Δn是望遠鏡中觀察到的標尺刻度值的變化量。3.隔項逐差法隔項逐差法為了保持多次測量優(yōu)越性而采用的數據處理方法。使每個測量數據在平均值內都起到作用。本實驗將測量數據分為兩組，每組4個，將兩組對應的數據相減獲得4個Δn，再將它們平均，由此求得的Δn

是F

增加4千克力時望遠鏡讀數的平均差值?！緦嶒灢襟E】1．調整好楊氏模量測量儀，將光杠桿后足尖放在夾緊鋼絲的夾具的小圓平臺上，以確保鋼絲因受力伸長時，光杠桿平面鏡傾斜。2．調整望遠鏡。調節(jié)目鏡，使叉絲位于目鏡的焦平面上，此時能看到清晰的叉絲像；調整望遠鏡上下、左右、前后及物鏡焦距，直到在望遠鏡中能看到清晰的直尺像。3．在鋼絲下加兩個砝碼，以使鋼絲拉直。記下此時望遠鏡中觀察到的直尺刻度值，此即為n0值。逐個加砝碼，每加1個，記下相應的直尺刻度值，直到n7，此時鋼絲下已懸掛9個砝碼，再加1個砝碼，但不記數據，然后去掉這個砝碼，記下望遠鏡中直尺刻度值，此為n7’，逐個減砝碼，每減1個，記下相應的直尺刻度值，直到n0’。4.用米尺測量平面鏡到直尺的距離L；將光杠桿三足印在紙上，用游標卡尺測出b；用米尺測量鋼絲長度l；用千分尺在鋼絲的上、中、下三部位測量鋼絲的直徑d，每部位縱、橫各測一次。5.測量完畢，整理各量具和器具?！緮祿涗浐吞幚怼?.望遠鏡中標尺讀數砝碼重量

（千克力）標尺讀數隔項逐差值

加砝碼時減砝碼時平均2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

Δn=mm

提示：①標尺的平均差值Δn是力F=4千克力時對應的標尺變化值，F取40牛頓。②把B類不確定度當作總不確定度，并取Δ儀=0.1/5=0.2mm，則u（Δn）=0.12mm。2.單次測量L、b、l

。

測量值(mm)Δ儀(mm)不確定度(mm)相對不確定度%L(mm)

b(mm)

l(mm)

注：米尺取最小刻度的1/5為儀器誤差，不確定度

?0?23.鋼絲直徑d的測量。測量工具：千分尺，最小刻度為0.01mm，取其1/5為Δ儀=0.002mm測量部位上中下平均測量方向縱向橫向縱向橫向縱向橫向

d

（mm）

設，則A類不確定度

；B類不確定；總不確定度

所以，，相對不確定度

。

4.楊氏模量Y的計算

相對不確定度：

總不確定度：

；實驗結果標準形式：【思考與討論】1.楊氏模量是材料的機械特性之一，只要材料的成份組成一定，不論其長度和粗細如何，其值一定。2.楊氏模量是一個簡接測量量，計算公式較繁雜，在計算時一定要細心，并要特別留