1、大 学 物 理 实 验用拉伸法测量钢丝的杨氏模量中 国 地 质 大 学 长 城 学 院,大学实验物理 用拉伸法测量钢丝的杨氏模量,实验目的,1 通过实验掌握杨氏模量的物理概念及测量方法 2 掌握用光杠杆法测量微小长度的原理和方法3 学会用逐差法处理实验数据,实验原理,一 杨氏模量概念:杨氏模量的物理意义:描述材料抵抗形变能力的物理量,该 值越大,材料越不容易形变.设一根均匀的金属丝长为L,截面积 S,在受到长度方向的外力F作用下伸长L。根据胡克定律， ，比例系数为杨氏模量。由此 其中钢丝形变量L很小，无法用普通测量长度的仪器测 出，采用光杠杆进行放大测量。,实验仪器,注意事项（光杠杆的保护，操
2、作要稳）,光杠杆镜尺法是一种利用光学原理把微小长度的变化加以放大后，再进行测量的方法。,虽然 是一个难测的微小量，但由于D远大于b，经光杠杆转换后的 却是一个较大的量，可以直接从标尺上读出，这就是光学放大原理 。,由于 很小 ； ；所以,二、光杠杆与尺读望远镜的测量原理,外力作用下钢丝伸量 ：,钢丝的截面积：,带入杨氏模量的定义公式 ，可得：,杨氏模量实验方程,实验内容和步骤,一、实验仪器的调节1、调节悬挂砝码的支架底座螺栓，使支架垂直。 2、调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同。 3、沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、 平面 镜在同一直线上，左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像。 4、旋动望
3、远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋动物镜,直到看清竖直尺的像。操作要领：（三水平三垂直，看到同一水平面标尺刻度）,实验内容和步骤,二、逐次增减砝码，记录读数的变化，逐次加320g砝码，在望远镜中读记对应标尺的位置，共7次；然后将所加砝码逐次去掉（每次减320g），并读取相应读数。三、 测量金属丝长度L、平面镜与标尺之间的距离D，金属丝直径d，光杠杆臂长b。四、逐差法计算放大的伸长量，并计算杨氏模量E的完整表达式（P=95.4%）。,谢谢！做实验前请大家理顺自己的实验思路！,注意事项,1、加减砝码时动作要平稳,勿使砝码托摆动。否则将会导致光杠杆后足尖发生移动。并在每次增减砝码后，等金属丝完全不晃动时才能读数.2、在测量过程中，不能碰动各仪器。增加砝码时应将砝 码缺口交叉放置。（为什么？）3、对测得的一组值,如果不按比例增减，应分析原因后重新测量。4、用游标卡尺测d时，应先检查零点读数，并记录零点误 差。要求对不同位置处测5次。,问题分析与思考,1、为什么金属丝的伸长量 要用光杠杆测量，而b、L、D则用钢卷尺测量（用误差分析说明）？ 2、为什么用逐差法处理本实验有关数据能减小测量的相对误差？ 3、分析产生误差的主要原因，实验中哪个量的测量误差对结果的影响大？如何进一步改进？,
