用拉伸法测量金属丝的杨氏模量.doc

用拉伸法测金属丝的杨氏模量 材料在外力作用下产生形变，其应力与应变的比值叫做弹性模量，它是反映材料抵抗形变能力的物理量，杨氏模量是固体材料的纵向弹性模量，是选择机械构件的依据之一，也是工程技术中研究材料性质的常用参数。 测定弹性模量的方法很多，如拉伸法、振动法、弯曲法、无干涉法等，本实验采用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。 一、教学目的 ⒈学习千分尺、望远镜的原理及使用方法。 ⒉掌握用光杠杆的原理和方法。 ⒊学会用逐差法处理实验数据。 二、教学要求 ⒈实验3小时内完成。 ⒉掌握千分尺的使用方法。 ⒊掌握望远镜的调节方法。 ⒋掌握光杠杆的原理及测量微小伸长量的方法。 ⒌用逐差法处理实验数据。 ⒍求出所测金属丝的弹性模量，并对结果进行评价。 三、教学重点和难点 难点：镜尺组的调整。 重点：光杠杆的原理和逐差法处理实验数据。 四、讲解内容 1.提问：本实验的目的？（学生答） 2.提问：本实验的重点和难点内容是什么？ 3.提问：光杠杆法测微小伸长量的原理是什么？其放大倍数与什么有关？ 回答： 4.提问：用光杠杆法测金属丝的伸长量时应满足什么条件？ 回答：θ角应很小，否则2θ≈tg2θ＝的条件不成立，使误差很大。 5.提问：光杠杆底面三足不在同一水平面内对结果有什么影响？ 回答：如三足不在同一水平面内，L≈bθ 6.提问：为什么要使杨氏模量测定仪工作台水平？ 回答：如果工作台不水平，会使方框夹头与工作台接触，造成钢丝伸长量与所加法码不是正比关系。 7.提问：本实验的调节步与倾角(的骤有哪些？ 回答：⑴.调节工作台水平（用水准仪判断） ⑵.正确处置光杠杆，微调工作台高度，使光杠杆三足在同一水平面内。 ⑶.使反射镜镜面铅垂（目测） ⑷.使望远镜中心与反射镜面中心等高。 ⑸.调节望远镜，从镜中找出清晰的标尺像。 ⑹.调节平面镜与望远镜光轴垂直。 8.提问：如何正确使用螺旋测微器？ 回答：⑴.测量前应读出零点误差值。 ⑵.当被测物快要与测量端面接触时，应使用棘轮。 9.提问：本实验为什么要用逐差法处理实验数据？ 回答：用逐差法的优点是：尽量利用各测量值，本实验中如果简单地取各次测量的平均值，则中间值都抵消，只有首末两次值起作用，失去了多次测量的意义。 五、指导要点 ⒈望远镜中观察不到竖尺的像 应先从望远筒外侧，沿轴线方向望去，能看到平面镜中竖尺的像。若看不到时，可调节望远镜的位置或方向，或平面反射镜的角度，直到找到竖尺的像为止，然后，再从望远镜中找到竖尺的像。 ⒉叉丝成像不清楚。 这是望远镜目镜调焦不合适的缘故，可慢慢调节望远镜目镜，使叉丝像变清晰。 ⒊实验中，加减法时，测提对应的数值重复性不好或规律性不好。 (1)可能是金属丝没有完全检查。 (2)杨氏模量仪支柱不垂直，使金属丝端的方框形夹头与平台孔壁接触摩擦太大。 (3)加冯法码时，动作不够平稳，导致光杠杆足尖发生移动。 (4)金属丝夹头未夹紧，金属丝滑动。 ( b θ ΔL′ ΔL θ b