钢丝杨氏模量的测定

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银色固体
2022-12-11 · TA获得超过516个赞
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钢丝杨氏模量的测定的实验如下:

一、实验目的 1、学习用拉伸法测量钢丝的杨氏弹性模量。 2、学习用逐差法处理数据。 3、掌握光杠杆法测量微小变量的原理。 

二、实验仪器 光杠杆 (包括支架、金属钢丝、平面镜)、望远镜镜尺组、砝码、米尺、螺旋测微计 

三、实验原理 在样品截面积S上的作用力为F,测量引起的相对伸长量ΔL/L,即可计算出材料的杨氏模量E。 因一般伸长量ΔL很小,故常采用光学放大法,将其放大,如用光杠杆测量ΔL。 光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架,平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直,其后足即杠杆的支脚与被测物接触,当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时,镜面法线转过一个θ角,而入射到望远镜的光线转过2θ。 ΔL/l=b/2D,ΔL=bl/2D,从而得E=2DLF/Slb。

四、实验内容

1、调节支架底脚螺丝,确保平台水平。调平台的上下位置,使管制器顶部与平台的上表面共面。

2、将光杠杆放置于平台上,旋松固定螺丝移动杠杆使其前两锥形足尖(或刀口)放入平台的沟槽内,后锥形足尖放在管制器的槽中,再旋紧螺丝。之后再调节平面镜的仰角使镜面垂直,即光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合,按先粗调后细调的原则,使其能将标尺(标尺初始位置在0-4cm之间)上的刻度反射到望远镜里,利用望远镜上的准星瞄准光杠杆平面镜中的标尺像。

3、调节望远镜目镜看清叉丝,再调聚焦旋钮可以找到标尺,如果没找到标尺请不要过急调聚焦旋钮,重新瞄准光杠杆平面镜中的标尺像,重复以上调试。

4、光杠杆、望远镜、标尺调整好以后,整个实验中防止位置变动。加减砝码要交叉轻放轻取避免晃动、倾斜,使钢丝与管制器之间发生摩擦,待钢丝(钢丝伸长时存在滞后现象)静止后(约30秒左右)再读数。

5、测量钢丝长度,应注意两端点的位置,上端起于夹钢丝的两个半圆柱的下表面,下端止于管制器的下表面。

6、记录望远镜中标尺的读数r0作为钢丝的起始长度。在砝码托上逐次加500g砝码(可加到3500g),观察每增加500g时望远镜中标尺上的读数ri,然后再将砝码逐次减去,记下对应的读数ri',取两组对应数据的平均值。

7、用米尺测量金属丝的长度L和平面镜与直尺之间的距离D,以及光杠杆的臂长 l,用千分尺测金属丝直径d,上、中、下各测2次,共6次。

8、记录并处理数据。 

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