大学物理实验实验42静态拉伸法测材料的弹性模量

实验内容
2. 观测伸长的变化
? 将8个砝码全部放在钩码上逐次减0.5 kg的砝码，然后从望 远镜中读出对应的标尺读数Si 共8次，然后逐次将砝码加 回并记下对应的读数Si' ，取正、反两次标尺读数的平均值
Si
?
Si
? Si? 2
(i ? 0, 1, 2, ? , 7)
实验内容
① 用卷尺测量平面镜到标尺之间的距离D ，误差 为1cm (UD)；
引言
弹性模量是工程材料的一个重要物理参数，它标志 材料抵抗弹性形变的能力，在机械设计及材料的使 用和研究时，是一个必须考虑的重要参数。
本实验用静态拉伸法测量钢丝的弹性模量
实验目的
1. 学习用拉伸法测量材料的弹性模量。 2. 了解光杠杆的结构原理，掌握使用方法。 3. 学习用EXCEL中的最小二乘法处理数据的
F可从钢丝下挂的砝码的重量得出，L可从米尺得出，钢丝截面积A可用 千分尺测算出钢丝直径后得出。钢丝伸长量采用光杠杆法来测量
实验原理
? 光杠杆的原理见下图。增（减）砝码时，金属丝将伸长 （或缩短）? L ，光杠杆的后足尖也随着圆柱体C一道下降 （或上升）? L ，而前面两足保持不动，于是主杆转过一 角度? ，同时平面镜的法线也转过相同的角度? 。用望远 镜T和标尺N测得角? ，设光杠杆后足到前两足连线的距离 为l，可算出? L
? 在望远镜中读数时，要避免视差。当视线略作上下移动时， 所看到标尺上的刻度线和叉丝之间应没有相对的变动。如有 明显的视差，可调整目镜，同时眼睛不宜太靠近目镜，观测 时间不能太久。
? 注意保持钢丝的铅直状况，不能有弯曲；在增加砝码时钢丝 两固定端不应发生下滑伸长的现象，利用备用丝测量钢丝直 径。
± UE。
实验分析
1. 实验数据处理过程中，如果发现数据点距 离拟合直线比较远分析一下原因。
2. 实验中为什么可以使用Excel或者最小二乘 法进行直线拟合。
实验结论
注意事项
? 在镜尺系统调整符合要求后，整个实验过程中都要保证平面 支架前两足和望远镜、标尺的位置不应有任何变动。尤其在 加砝码和减砝码时，应轻放轻取，不应有撞击现象，不能让 砝码挂钩发生扭摆和震动。否则须重新调整。
S
? ? tg? ? ? L
θ
δ
l
ΔL l
θ θ
光杠杆 D
望远镜
S0 竖尺
实验内容
1. 调节镜系统 (1) 调整光杠杆和望远镜系统。要求放置平面镜支架的
平台水平，平面镜垂直于水平面，望远镜水平地对 准平面镜，标尺与望远镜垂直并与地面垂直。 (2) 调节等高。要求望远镜与平面镜在同一水平高度上。 另外，望远镜与标尺的零刻度线在同一水平高度上。 (3) 调节望远镜，使目镜内看到标尺成像清晰。
数据处理
EXCEL作钢丝伸长与外力的关系 曲线
钢丝Байду номын сангаас长与外力的关系曲线
y = 2.0021x + 0.2575
8
7
6
x/cm
5 4
Δ
3
2
1
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
M/kg
实验内容
1. 使用EXCEL给出? X-m直线并求出直线斜 率b以及斜率的不确定度Ub。
2. 计算弹性模量E。 3. 计算弹性模量E的相对不确定度，并给出E
② 用卷尺测量钢丝长度L，误差为0.5cm（UL)； ③ 用千分尺多次测量钢丝的直径d ，误差为
0.0004cm(Ud）； ④ 用游标卡尺（米尺达不到精确度）测量光杠杆
臂长l ，误差为0.02cm（Ul），（将平面镜支架 的三个足尖按在一张平的纸上，留下三个点的 印记，用铅笔从后足尖点到前两足间的连线作 一垂线，垂线长即为l）。
方法。
实验仪器
? 测量杨氏模量专用装置一套， ? 卷尺（3m，0.5mm） ? 游标卡尺（13cm，0.02mm） ? 千分尺（25mm，0.004mm） ? 砝码（500g，8个） ? 钢丝
实验原理
? 测量原理 ? 在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，其比例系数称为弹性模量
（杨氏模量）记为E。 F ? E ?L AL