拉伸法测杨氏模量实验报告思考题
『壹』物理实验预习报告:拉伸法测量钢丝的杨氏模量、 给联系方式,发给你。贴在这里公式和图表都不显示 金属丝弹性模量的测量 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F / S为ΔL,则弹性模量Y = 。由于ΔL 甚小,需要用光杠杆 放 大?L/ L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。根据几何关系光杠杆放大原理图tanα = ?L btan 2α = ?nD?L =b ?n2D因而,8FLDY = πd2bδ 。由 ?L =b ?n可知,光杠杆的放大倍数为 2D 。2D b 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
(3) 测量值 N 不确定度 u = uB u / N N ± u (4) L /mm 726.0 ±2 0.0028 726±2 (5) D /mm 1765.0 ±4 0.0023 1765±4 (6) b /mm 77.5 ±0.9 0.0116 77.5±0.9
(7) 钢丝直径 d 数据处理表i标度尺示数及数据处理 n A n B nY = 8FLD =8 ×6 ×9.808 ×726 ×10?3×1765×10?3=1.979 ×1011 N/ m 2
πd bδ n3.142 ×0.7042 ×10?6 × 77.5 ×10?3 × 25.26 ×10?3 u (Y) =Y(u (F) ) 2F+ (u (L )) 2L+ (u (D )) 2D+ ( 2u (d) ) 2d+ (u (b ) ) 2b+ (u (δn ) ) 2δn= 0.0205标准不确定度为u (Y) = Y ?u (Y) = 0.0401×1011 N / m 2Y扩展不确定度为U = 2u (Y) = 0.08 ×10N / m 2
所以结果表达式为Y = (Y ±U) = (1.98 ± 0.08) ×1011 N / m 2 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。 2. 何谓视差,怎样判断与消除视差? 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。 3. 为什么要用逐差法处理实验数据? 答:逐差法是实验数据处理的一种基本方法,实质就是充分利用实验所得的数据,减少随机误差,具有对数据取平均的 效果。因为对有些实验数据,若简单的取各次测量的平均值,中间各测量值将全部消掉,只剩始末两个读数,实际等于 单次测量。为了保持多次测量的优越性,一般对这种自变量等间隔变化的情况,常把数据分成两组,两组逐次求差再算这个差的平均值。 『贰』 拉伸法杨氏模量的测量实验的误差产生的主要原因有哪些 1、系统误差:
实验过程中,杨氏模量测量仪,一般没有调节成标准状态的功能,因此,测量时基本是在非标准状态下进行,存在着系统误差。
其实,由于标尺基本是平行固定在立柱上,只要底座放置在水平桌面上,标尺就基本铅直,而望远镜和光杠杆平面镜却均为手动调节,常处于倾斜较大的非标准状态 2、偶然误差:
由于偶然的不确定的因素所造成的每一次测量值的无规则
拉伸法测杨氏模量实验报告思考题
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