大学物理金属弹性模量的测定.pptx

金属弹性模量的测定金属弹性模量的测定北京工商大学物理实验室北京工商大学物理实验室第1页/共8页【实验目的实验目的】1.学习用拉伸法测量金属丝弹性模量的方法学习用拉伸法测量金属丝弹性模量的方法;2.学会用遂差法处理实验数据学会用遂差法处理实验数据.【实验仪器实验仪器】序号序号名称名称型号型号技术规格技术规格1杨氏模量测量杨氏模量测量仪仪1钢卷尺钢卷尺分度值：分度值：1mm量程：量程：2m1千分尺千分尺分度值：分度值：0.01mm量程：量程：025mm其他其他显微镜、显微镜、CCD摄像头、监视器、千分尺、摄像头、监视器、千分尺、钢卷尺、砝码等钢卷尺、砝码等 第2页/共8页应变应变应力应力【实验原理实验原理】金属丝长为金属丝长为L，截面积为，截面积为s，沿长度方向施力为，沿长度方向施力为F后，物体伸后，物体伸长（或缩短）为长（或缩短）为 L,在弹性形变限度内满足胡克定律，应力在弹性形变限度内满足胡克定律，应力与应变成正比与应变成正比 弹性模量弹性模量弹性模量表达式弹性模量表达式用砝码提供拉伸钢丝的力用砝码提供拉伸钢丝的力显微镜和显微镜和CCD成像系统来检测钢丝的伸长量成像系统来检测钢丝的伸长量 第3页/共8页图图 4.3-1 弹性模量仪结构示意图弹性模量仪结构示意图1-底座底座 2-支柱支柱 3-立柱立柱 4-连接杆连接杆 5-支架支架 6-固定支架固定支架 7-显微镜显微镜 8-显微镜支架显微镜支架 9-二维底座二维底座 10-摄像头摄像头 11-监视器监视器第4页/共8页【实验内容实验内容】逐个加减砝码，记录相应的标尺读数逐个加减砝码，记录相应的标尺读数一个砝码时，测出钢丝的原长一个砝码时，测出钢丝的原长L L（两夹头之间）（次）（两夹头之间）（次）取下砝码，测钢丝直径（次）取下砝码，测钢丝直径（次）1.将钢丝托架下放，加将钢丝托架下放，加0.2kg的砝码，使钢丝处于拉直状态的砝码，使钢丝处于拉直状态 2.调节弹性模量测定仪底脚螺钉，使钢丝铅直调节弹性模量测定仪底脚螺钉，使钢丝铅直3.显微镜的调整显微镜的调整（1）固定显微镜，使测微目镜光轴与小圆玻璃上的十字划线）固定显微镜，使测微目镜光轴与小圆玻璃上的十字划线的中心等高，且使测微目镜光轴垂直小圆玻璃表面的中心等高，且使测微目镜光轴垂直小圆玻璃表面（2）目测粗调用眼睛可以看到清晰的标尺像）目测粗调用眼睛可以看到清晰的标尺像（3）物镜调节可以看到清晰的十字像为止）物镜调节可以看到清晰的十字像为止 4.将将CCD放置在磁力表座上放置在磁力表座上，与测微目镜共轴，与测微目镜共轴5.调节调节CCD和监视器和监视器,直到监视器中能看到清晰的钢丝像为止直到监视器中能看到清晰的钢丝像为止第5页/共8页【注意事项注意事项】1.实验系统调好后，一旦开始测量，即不能对系统任一部分实验系统调好后，一旦开始测量，即不能对系统任一部分进行调整。否则，所有数据重新测量。进行调整。否则，所有数据重新测量。2.加减砝码时，要轻拿轻放，让砝码开口均匀的朝向各个加减砝码时，要轻拿轻放，让砝码开口均匀的朝向各个方向，使重心在金属丝所在的铅垂线上。方向，使重心在金属丝所在的铅垂线上。3.不能用手触碰显微镜和不能用手触碰显微镜和CCD摄像头镜面。摄像头镜面。4.测量钢丝直径时，注意不要将金属丝硬性弯折测量钢丝直径时，注意不要将金属丝硬性弯折5.实验完成后将砝码取下，将金属丝托架上升，使金属丝自实验完成后将砝码取下，将金属丝托架上升，使金属丝自然弯曲不受外力，防止金属丝长时间受力而疲劳伸长然弯曲不受外力，防止金属丝长时间受力而疲劳伸长.读数方法：读数方法：调节完成后，读出个砝码时标尺读数，调节完成后，读出个砝码时标尺读数，然后逐个加砝码，每加一个砝码，记次标尺的位置；然后逐个加砝码，每加一个砝码，记次标尺的位置；增加砝码到增加砝码到6个后，依次减砝码，每减个砝码，记下相个后，依次减砝码，每减个砝码，记下相应的标尺位置，并记录在数据表内。应的标尺位置，并记录在数据表内。第6页/共8页【实验记录及数据处理实验记录及数据处理】序号序号砝码砝码(kg)标尺读数标尺读数(mm)标尺读数标尺读数差差(mm)增加砝码增加砝码L+/mm减少砝码减少砝码L-/mm平均值平均值10.020.030.040.05.006.01.用逐差法处理标尺读数用逐差法处理标尺读数 第7页/共8页2.计算各直接测量量，并写出测量结果计算各直接测量量，并写出测量结果 待测量待测量单次测量标准不确定度单次测量标准不确定度测量结果测量结果L=3.计算弹性模量及标准差计算弹性模量及标准差 序号12345(mm)(mm)d(mm)第8页/共8页