用拉伸法测量钢丝的杨氏模量.pdf

用拉伸法测量钢丝的杨氏模量段心蕊PB05000826九号台一实验目的：掌握利用光杠杆测定微小形变的方法，在数据处理中，采用逐差法和作图法得出测量结果，掌握这两种数据处理的方法。二实验原理：（1）在弹性限度内，材料的应力与应变之比为一常数，叫弹性模量。条形物体沿纵向的弹性模量叫杨氏模量，用E来表示，则E(F/S)/(L/L)FL/SL杨氏模量是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。杨氏模量的大小标志了材料的刚性。（2）由于一般伸长量ΔL很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL。当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角。当θ很小时，tanL/lblLtan2b/D2D其中l为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长），D为镜面到标尺的距离，b为从望远镜中观察到的标尺移懂得距离。2DLF从而得到ESd2/4Slb1三实验仪器：光杠杆、砝码、望远镜、标尺、螺旋测微器、卷尺。四实验内容：1调节仪器（1）调节放置光杠杆的平台与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。（2）调节支架底脚螺丝，确保平台水平，调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上表面共面。（3）光杠杆的调节，光杠杆和镜尺组是测量金属丝伸长量ΔL的关键部件。光杠杆的镜面和刀口应平行。使用时刀口放在平台的槽内，支脚放在管制器的槽内，刀口和支脚尖应共面。（4）镜尺组的调节，调节望远镜、直尺和光杠杆三者之间的相对位置，使望远镜和反射镜处于同等高度，调节望远镜目镜视度圈，使目镜内分划板刻线（叉丝）清晰，用手轮调焦，使标尺像清晰。2测量（1）砝码托的质量为m，记录望远镜中标尺的读数r作为钢丝的起始长00度。（2）在砝码托上逐次加500g砝码（可加到3500g），观察每增加500g时望远镜中标尺上的读数r，然后再将砝码逐次减去，记下对应的读i数,r’取两组对应数据的平均值r。ii（3）用米尺测量金属丝的长度L和平面镜与标尺之间的距离D，以及光2杠杆的臂长l。3数据处理（1）逐差法（2）作图法五原始数据与数据处理1逐差法：(1)金属丝直径123456d(mm)0.2970.3030.3010.3050.3020.2976di平均值:di10.301mm662ddi测量的标准差:i10.003251mmd61测量的A类不确定度:uddA3由于测量时使用的是螺旋测微器，所以0.004mm(1/3)仪估仪则22uBB仪估仪dB3又n=6,p=0.68时t=1.11p经修正后的合成不确定度为utu2u2(p=0.68)0.68(d)pdAdB则u2u0.00622mm0.95(d)0.68(d)3(2)im(g)r(cm)r’(cm)r(cm)brr(cm)iiiiii4i0m1.020.590.805-5.55501m500-0.60-0.72-0.66-5.2150+2m1000-2.11-2.07-2.09-5.3050+3m1500-3.44-3.48-3.46-5.2500+4m2000-4.74-4.76-4.750+5m2500-5.70-6.05-5.8750+6m3000-7.40-7.39-7.3950+7m3500-8.71-8.710+(3)L=97.40cmD=127.80cml=6.86cm(4)平均值bbbb(5.555)(5.215)(5.305)(5.250)b0123cm5.33125cm4432bbi测量的标准差:i00.153697cmb41测量的A类不确定度:ubbA3由于测量时使用的是最小分度值为1mm，量程为200mm，所以0.10mm(1/3)仪估仪4则22uBB仪估仪bB3又n=4,p=0.68时t=1.20p经修正后的合成不确定度为utu2u2(p=0.68)0.68(b)pbAbB则u2u0.213282cm0.95(b)0.68(b)(5)LD2mm,m5g,l0.2mm,m500g,F20NFmFmEDL2dlbFEDLdlbF0.20.220.006220.020.2132825127.8097.400.3016.865.331255000.097878DLF81.2780.97420EN/m21.9141011N/m2d2lb3.143.0110420.06860.0533125E0.097871.914101