20xx大學(xué)物理楊氏模量實驗報告(編輯修改稿)
2025-01-12 00:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 和作圖法兩種數(shù)據(jù)處理的方法
實驗儀器: 楊氏模量測量儀（包括光杠桿，砝碼，望遠鏡，標(biāo)尺），米尺，螺旋測微計。 實驗原理：在胡克定律成立的范圍內(nèi)，應(yīng)力F/S和應(yīng)變ΔL/L之比滿足 E=（F/S）/（ΔL/L）=FL/（SΔL）
其中E為一常量，稱為楊氏模量，其大小標(biāo)志了材料的剛性。
根據(jù)上式，只要測量出F、ΔL/L、S就可以得到物體的楊氏模量，又因為ΔL很小，直接測量
困難，故采用光杠桿將其放大，從而得到ΔL。 實驗原理圖如右圖： 當(dāng)θ很小時，其中l(wèi)是光杠桿的臂??tan???L/l，
長。
由光的反射定律可以知道，鏡面轉(zhuǎn)過θ，反射光線
轉(zhuǎn)過2θ，而且有：
tan2??2?? 故：
?Ll?
b(2D)
bD
，即是?L?bl
(2D)
那么E?
2DLFSlb
，最終也就可以用這個表達式來確
定楊氏模量E。
實驗內(nèi)容： 1． 調(diào)節(jié)儀器
（1） 調(diào)節(jié)放置光杠桿的平臺F與望遠鏡的相對位置，使光杠桿鏡面法線與望遠鏡軸線大體重合。 （2） 調(diào)節(jié)支架底腳螺絲，確保平臺水平，調(diào)平臺的上下位置，使管制器頂部與平臺的上表面共面。 （3） 光杠桿的調(diào)節(jié)，光杠桿和鏡尺組是測量金屬絲伸長量ΔL的關(guān)鍵部件。光杠桿的鏡面（1）和刀口（3）應(yīng)平行。使用時刀口放在平臺的槽內(nèi)，支腳放在管制器的槽內(nèi)，刀口和支腳尖應(yīng)共面。
（4） 鏡尺組的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)望遠鏡、直尺和光杠桿三者之間的相對位置，使望遠鏡和反射鏡處于同等高度，調(diào)節(jié)望遠鏡目鏡視度圈（4），使目鏡內(nèi)分劃板刻線（叉絲）清晰，用手輪（5）調(diào)焦，使標(biāo)尺像清晰。
2． 測量
（1） 砝碼托的質(zhì)量為m0，記錄望遠鏡中標(biāo)尺的讀數(shù)r0作為鋼絲的起始長度。
（2） 在砝碼托上逐次加500g砝碼（可加到3500g），觀察每增加500g時望遠鏡中標(biāo)尺上的讀數(shù)ri，然
后再將砝碼逐次減去，記下對應(yīng)的讀數(shù)r’i，取兩組對應(yīng)數(shù)據(jù)的平均值ri。
（3） 用米尺測量金屬絲的長度L和平面鏡與標(biāo)尺之間的距離D，以及光杠桿的臂長l。 3． 數(shù)據(jù)處理 （1） 逐差法
用螺旋測微計測金屬絲直徑d，上、中、下各測2次，共6次，然后取平均值。將ri每隔四項相減，得到相當(dāng)于每次加2
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