实验名称:用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量
一.实验目的
学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量;掌握光杠杆法测量微小变化量的原理;学习用逐差法处理数据。
二.实验原理
长为,截面积为的金属丝,在外力的作用下伸长了,称为杨氏模量(如图1)。设钢丝直径为,即截面积,则。
伸长量比较小不易测准,因此,利用光杠杆放大原理,设计装置去测伸长量(如图2)。
由几何光学的原理可知,, 。
图1 图2
三.主要仪器设备
杨氏模量测定仪;光杠杆;望远镜及直尺;千分卡;游标卡尺;米尺;待测钢丝;砝码;水准器等。
四.实验步骤
1. 调整杨氏模量测定仪
2.测量钢丝直径
3.调整光杠杆光学系统
4.测量钢丝负荷后的伸长量
(1) 砝码盘上预加2个砝码。记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值。
(2) 依次增加1个砝码,记录相应的望远镜读数。
(3) 再加1个砝码,但不必读数,待稳定后,逐个取下砝码,记录相应的望远镜读数。
(4) 计算同一负荷下两次标尺读数(和)的平均值。
(5) 用隔项逐差法计算。
5. 用钢卷尺单次测量标尺到平面镜距离和钢丝长度;用压脚印法单次测量光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离。
6.进行数据分析和不确定度评定,报道杨氏模量值。
五.数据记录及处理
1.多次测量钢丝直径
表1 用千分卡测量钢丝直径(仪器误差取0.004)
钢丝直径的:
A类不确定度
0.0024 mm
B类不确定度mm
总不确定度0.0034 mm
…… …… 余下全文