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
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