金属丝弹性模量的测量.doc

实验 名称 金属丝弹性模量的测量 实验编号 0801002 实验课时 3 类别 必修(√) 限选( ) 任选( ) 类型 演示、验证( √ )综合、设计( ) 辅助 教师 职称 授课 对象 全校工科本科生、专科生 教材 讲义 王宏波等．大学物理实验(上)．东北林业大学出版社，2004 实验内容(教学过程) 备注 实验 目的 (1) 掌握光杠杆放大法测微小长度变化量的原理。 (2) 学会测量弹性模量的方法。 (3) 学会使用逐差法处理数据。 实 验 方 法 原 理 金属柱体长L，截面积为S，沿柱的纵向施力F1，物体伸长或缩短为ΔL，则弹性模量。由于ΔL甚小，需要用光杠杆放大后才能被较准确的被测量。 开始时平面镜M的法线on在水平位置，标尺H上的刻度no发出光通过平面镜反射，no的像在望远镜中被观察到。加砝码时，金属丝伸长ΔL，光杠杆后足下落ΔL，平面镜转过一个α角，此时标尺上刻线经平面镜反射在望远镜中被观察到。根据几何关系 因而， 。由可知，光杠杆的放大倍数为。 光杠杆放大原理图 实验 装置 弹性模量测定仪 实验 准备 弹性模量测定仪，千分尺，直尺，钢卷尺 实 验 步 骤 1. 弹性模量测定仪的调节 1) 左右观察与调节 2) 上下观察与调节 3) 镜内观察与调节 4) 视差的检测与排除 2. 加减砝码测量 3. 钢丝长度的测量 4. 钢丝直径的测量 5. 光杠杆足间距的测量 数 据 处 理 单次测量数据处理表 测量值N 不确定度u = uB u / N N ± u L /mm ±2 0.0028 726±2 D /mm 1765.0 ±4 0.0023 1765±4 b /mm 77.5 ±0.9 0.0116 77.5±0.9 钢丝直径d数据处理表 次数n 1 2 3 4 5 6 d UB/mm di/mm 0.0.704 0.705 0.704 0.705 0.702 0.704 0.004 Δdi= di-d/mm 0 0 0.001 0 0.001 0.002 标度尺示数及数据处理 砝码质量／kg 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 加码读数(n) /mm 030.0 34.0 38.0 42.0 46.0 加码读数(n/) /mm 0.平均值(ni) /mm 25.8 25.9 25.1 25.3 25.1 24.5 0.49 0.64 -0.16 -0.01 -0.11 -0.76 数 据 处 理 标准不确定度为 扩展不确定度为 所以结果表达式为 1. 光杠杆有什么优点，怎样提高光杠杆测量的灵敏度? 答：优点是：可以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b，可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为2D/b。答：眼睛对着目镜上、下移动，若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移，这种现象叫视差，细调调焦手轮可消除视差。