用拉伸法测金属丝的杨氏模量
[预习思考题]
1、使用螺旋测微器的注意事项是什么？棘轮如何使用？螺旋测微器用毕还回盒内时要作何处理？
答：使用螺旋测微器测物时，手要握螺旋测微器的绝热板部分，手上不能有汗渍；被测物接触测砧之前，应旋转棘轮，切不可拧微分套筒，否则会损伤测砧，测值也不准确。砧台夹住被测物时，听到棘轮发出“咯咯”声响，立刻停止旋转。螺旋测微器还回盒内时，要将微分筒退旋几转，使砧台间留有一定空隙，避免热胀使螺杆变形。
2、公式 Y= 中哪几个量是待测量？关键是测准哪几个量？这些量都是长度量，却使用了不同的量具和方法，这是根据什么考虑的？此公式的适用条件是什么？
答：公式中有L、R、d、b、Δn等五个待测量。测准Δn和d是实验成功的关键。由Y的不确定度传播公式：
可知，Y的不确定度是各直接测得量的不确定度的总和，因而，一般考虑各量的不确定度按等影响原则分配，即每个直接测得量的不确定度对合成不确定度的贡献大致相同；也就是说，按照不确定度的合理分配来确定每个长度量用什么测量工具。在测量中，过高地追求某一两个量的精确度，对最后合成不确定度的影响并不大，因而无意义。比如L和R都大于50cm，用米尺测量完全能满足要求，不必考虑选用精确度更高的仪器。公式应满足的实验条件有三：① 加负荷不能超过钢丝的弹性限度；② 光杠杆偏角θ应很小，即外力F不能过大；③ 望远镜光轴水平，反射镜与标尺垂直于光轴。
[实验后思考题]
1、根据Y的不确定度公式，分析哪个量的测量对Y的测量结果影响最大。
量的测量对Ｙ的测量结果影响最大，因此测此二量尤应精细。
2、可否用作图法求钢丝的杨氏模量，如何作图？
答：本实验不用逐差法，而用作图法处理数据，也可以算出杨氏模量。由公式
Y=可得： F= Y△n＝KY△n。式中K=可视为常数。以荷重F为纵坐标，与之相应的ni为横坐标作图。由上式可见该图为一直线。从图上求出直线的斜率，即可计算出杨氏模量。
3、怎样提高光杠杆测量微小变化的灵敏度？这种灵敏度是否越高越好？
答：由Δn= ΔL可知， 为光杠杆的放大倍率。适当改变R和b，可以增加放大倍数，提高光杠杆的灵敏度，但这种灵敏度并非越高越好；因为ΔL=Δn成立的条件是平面镜的转角θ很小（θ≤2.5°），否则tg2θ≠2θ。要使θ≤2.5°，必须使b≥ 4cm，这样tg2θ≈2θ引起的误差在允许范围内；而b尽量大可以减小这种误差。如果通过减小b来增加放大倍数将引起较大误差。
第二篇：拉伸法测金属丝杨氏模量的示范报告
拉伸法测金属丝杨氏模量的示范报告
一、实验目的
1.学会用伸长法测量金属丝的杨氏模量；
2.掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；
3.学会用逐差法处理实验数据；
4.学会不确定的计算方法，结果的正确表达；
5.学会实验报告的正确书写。
二、实验仪器
YWC-1杨氏弹性模量测量仪（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、钢卷尺、游标卡尺、螺旋测微器
三、实验原理
在外力作用下，固体所发生的形状变化成为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。本实验中，只研究金属丝弹性形变，为此，应当控制外力的大小，以保证外力去掉后，物体能恢复原状。
最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长
，截面积为
，沿长度方向施力
后，物体的伸长
，则在金属丝的弹性限度内，有：
我们把
称为杨氏弹性模量。
如上图：
（
）
多次测量：
四、实验步聚：
（一）仪器调整
1、杨氏弹性模量测定仪底座调节水平；
2、平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；
3、将望远镜放置在平面镜正前方1.5-2.0m左右位置上；
4、粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节等高，望远镜上的缺口、准星对准平面镜中心，并能在望远镜外看到尺子的像；
5、调节物镜焦距能看到尺子清晰的像，调节目镜焦距能清晰的看到叉丝；
6、调节叉丝在标尺
以内，并使得视差不超过半格。
（二）测量
1、计下无挂物时刻度尺的读数
；
2、依次挂上
的砝码，七次，计下
；
3、依次取下的砝码，七次，计下
；
4、用米尺测量出金属丝的长度（两卡口之间的金属丝）、镜面到尺子的距离
；
5、用游标卡尺测量出光杠杆
、用螺旋测微器测量出金属丝直径
。
（三）数据处理方法——逐差法
1、实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。
2、逐差法采用隔项逐差：
注：上式中的
为增重
的金属丝的伸长量。
五、实验数据处理：
伸长量：
金属丝直径：
杨氏弹性模量：
参考值：
百分差：
六、结果讨论及误差分析：
1、杨氏弹性模量的百分差在4.5%到—0.5%之间,该测量值在参考值区间内，误差一般。其误差产生的主要原因：根据杨氏弹性模量的误差传递公式可知，误差主要取决于金属丝的微小变化量和金属丝的直径，由于平台上的圆柱形卡头上下伸缩存在系统误差，用望远镜读取微小变化量时存在随机误差。
2、测量金属丝直径时，由于存在椭圆形，故测出的直径存在系统误差和随机误差。
3、实验测数据时，由于金属丝没有绝对静止，读数时存在随机误差。
4、米尺使用时常常没有拉直，存在一定的误差。