1樓:安靜飛逝
楊氏模量的測量
【實驗目的】
1.1.掌握螺旋測微器的使用方法。
2.學會用光槓杆測量微小伸長量。
3.學會用拉伸法金屬絲的楊氏模量的方法。
【實驗儀器】
楊氏模量測定儀(包括:拉伸儀、光槓杆、望遠鏡、標尺),水準器,鋼捲尺,螺旋測微器,鋼直尺。
1、金屬絲與支架(裝置見圖1):金屬絲長約0.5公尺,上端被加緊在支架的上梁上,被夾於乙個圓形夾頭。
這圓形夾頭可以在支架的下樑的圓孔內自由移動。支架下方有三個可調支腳。這圓形的氣泡水準。
使用時應調節支腳。由氣泡水準判斷支架是否處於垂直狀態。這樣才能使圓柱形夾頭在下樑平台的圓孔轉移動時不受摩擦。
2、光槓杆(結構見圖2):使用時兩前支腳放在支架的下樑平台三角形凹槽內,後支腳放在圓柱形夾頭上端平面上。當鋼絲受到拉伸時,隨著圓柱夾頭下降,光槓杆的後支腳也下降,時平面鏡以兩前支腳為軸旋轉。
圖1 圖2 圖3
3、望遠鏡與標尺(裝置見圖3):望遠鏡由物鏡、目鏡、十字分劃板組成。使用實現調節目鏡,使看清十字分劃板,在調節物鏡使看清標尺。
這是表明標尺通過物鏡成像在分劃板平面上。由於標尺像與分劃板處於同一平面,所以可以消除讀書時的視差(即消除眼睛上下移動時標尺像與十字線之間的相對位移)。標尺是一般的公尺尺,但中間刻度為0。
【實驗原理】
1、胡克定律和楊氏彈性模量
固體在外力作用下將發生形變,如果外力撤去後相應的形變消失,這種形變稱為彈性形變。如果外力後仍有殘餘形變,這種形變稱為塑性形變。
應力:單位面積上所受到的力(f/s)。
應變:是指在外力作用下的相對形變(相對伸長dl/l)它反映了物體形變的大小。
用公式表達為: (1)
2、光槓杆鏡尺法測量微小長度的變化
在(1)式中,在外力的f的拉伸下,鋼絲的伸長量dl是很小的量。用一般的長度測量儀器無法測量。在本實驗中採用光槓杆鏡尺法。
初始時,平面鏡處於垂直狀態。標尺通過平面鏡反射後,在望遠鏡中呈像。則望遠鏡可以通過平面鏡觀察到標尺的像。
望遠鏡中十字線處在標尺上刻度為 。當鋼絲下降dl時,平面鏡將轉動q角。則望遠鏡中標尺的像也發生移動,十字線降落在標尺的刻度為 處。
由於平面鏡轉動q角,進入望遠鏡的光線旋轉2q角。從圖中看出望遠鏡中標尺刻度的變化 。
因為q角很小,由上圖幾何關係得:
則: (2)
由(1)(2)得:
【實驗內容及步驟】
1、調楊氏模量測定儀底角螺釘,使工作台水平,要使夾頭處於無障礙狀態。
2、放上光槓杆,t形架的兩前足置於平台上的溝槽內,後足置於方框夾頭的平面上。微調工作台使t形架的三足尖處於同一水平面上,並使反射鏡面鉛直。
3、望遠鏡標尺架距離光槓杆反射平面鏡1.2~1.5m。調節望遠鏡光軸與反射鏡中心等高。調節物件為望遠鏡筒。
4、初步找標尺的像:從望遠鏡筒外側觀察反射平面鏡,看鏡中是否有標尺的像。如果沒有,則左右移動支架,同時觀察平面鏡,直到從中找到標尺的像。
5、調節望遠鏡找標尺的像:先調節望遠鏡目鏡,得到清晰的十字叉絲;再調節調焦手輪,使標尺成像在十字叉絲平面上。
6、調節平面鏡垂直於望遠鏡主光軸。
7、記錄望遠鏡中標尺的初始讀數 (不一定要零),再在鋼絲下端掛0.320kg砝碼,記錄望遠鏡中標尺讀數 ,以後依次加0.320kg,並分別記錄望遠鏡中標尺讀數,直到7塊砝碼加完為止,這是增量過程中的讀數。
然後再每次減少0.320kg砝碼,並記下減重時望遠鏡中標尺的讀數。資料記錄**見後面資料記錄部分。
8、取下所有砝碼,用捲尺測量平面鏡與標尺之間的距離r,鋼絲長度l,測量光槓杆常數b(把光槓杆在紙上按一下,留下三點的痕跡,連成乙個等腰三角形。作其底邊上的高,即可測出b)。
9、用螺旋測微器測量鋼絲直徑6次。可以在鋼絲的不同部位和不同的經向測量。因為鋼絲直徑不均勻,截面積也不是理想的圓。
【實驗注意事項】
1、加減砝碼時一定要輕拿輕放,切勿壓斷鋼絲。
2、使用千分尺時只能用棘輪旋轉。
3、用鋼捲尺測量標尺到平面鏡的垂直距離時,尺面要放平。
4、楊氏模量儀的主支架已固定,不要調節主支架。
5、測量鋼絲長度時,要加上乙個修正值 , 是夾頭內不能直接測量的一段鋼絲長度。
【實驗資料處理】
標尺最小分度:1mm 千分尺最小分度:0.01mm 鋼捲尺最小分度:1mm 鋼直尺最小分度:1mm
表一 外力mg與標尺讀數
序號i012
3456
7m(kg)
0.000
0.320
0.640
0.960
1.280
1.600
1.920
2.240
加砝碼1.00
2.01
3.08
4.11
5.29
6.57
7.45
8.59
減砝碼0.83
1.94
3.05
4.22
5.31
6.35
7.70
8.59
0.915
1.975
3.065
4.165
5.300
6.460
7.575
8.59
表二 的逐差法處理
序號i012
3(cm)
4.385
4.485
4.510
4.425
4.451
(cm)
-0.066
0.033
0.059
-0.026
的a類不確定度:
的b類不確定度:
合成不確定度:
所以:表三 鋼絲的直徑d 千分尺零點誤差: -0.001mm次數1
2345
60.195
0.194
0.195
0.193
0.194
0.195
0.1953
0.0007
-0.0003
0.0007
-0.0013
-0.0003
0.0007
的a類不確定度:
的b類不確定度:
合成不確定度:
所以:另外l=(45.42+4.23)cm、r=131.20cm、b=7.40cm為單次測量,不考慮a類不確定度,它們的不確定度為:
計算楊氏模量
不確定度:
實驗結果:
【實驗教學指導】
1、望遠鏡中觀察不到豎尺的像
應先從望遠筒外側,沿軸線方向望去,能看到平面鏡中豎尺的像。若看不到時,可調節望遠鏡的位置或方向,或平面反射鏡的角度,直到找到豎尺的像為止,然後,再從望遠鏡中找到豎尺的像。
2、叉絲成像不清楚。
這是望遠鏡目鏡調焦不合適的緣故,可慢慢調節望遠鏡目鏡,使叉絲像變清晰。
3、實驗中,加減法時,測提對應的數值重複性不好或規律性不好。
(1) 金屬絲夾頭未夾緊,金屬絲滑動。
(2)楊氏模量儀支柱不垂直,使金屬絲端的方框形夾頭與平台孔壁接觸摩擦太大。
(3)加馮法碼時,動作不夠平穩,導致光槓杆足尖發生移動。
(4)可能是金屬絲直徑太細,加砝碼時已超出彈性範圍。
【實驗隨即提問】
⑴ 根據y的不確定度公式,分析哪個量的測量對測量結果影響最大。
答:根據 由實際測量出的量計算可知 對y的測量結果影響最大,因此測此二量尤應精細。
⑵ 可否用作圖法求鋼絲的楊氏模量,如何作圖。
答:本實驗不用逐差法,而用作圖法處理資料,也可以算出楊氏模量。由公式y=可得:
f= y△n=ky△n。式中k=可視為常數。以荷重f為縱座標,與之相應的ni為橫座標作圖。
由上式可見該圖為一直線。從圖上求出直線的斜率,即可計算出楊氏模量。
⑶ 怎樣提高光槓杆的靈敏度?靈敏度是否越高越好?
答:由δn= δl可知, 為光槓杆的放大倍率。適當改變r和b,可以增加放大倍數,提高光槓杆的靈敏度,但這種靈敏度並非越高越好;因為δl=δn成立的條件是平面鏡的轉角θ很小(θ≤2.
5°),否則tg2θ≠2θ。要使θ≤2.5°,必須使b≥ 4cm,這樣tg2θ≈2θ引起的誤差在允許範圍內;而b盡量大可以減小這種誤差。
如果通過減小b來增加放大倍數將引起較大誤差
⑷ 稱為光槓杆的放大倍數,算算你的實驗結果的放大倍數。
答:以實驗結果計算光槓杆的放大倍數為
執筆人:張崑實
2樓:
求郵件 我也想要 好人
3樓:倚劍擎天行天下
郵箱,我有我們學校做好的楊氏模量實驗報告,發給你可以參考看看說不定和你們的也一樣。
4樓:匿名使用者
呃 做了很久了 上學期的事了 其實很多資料可以推算出來 製造一點誤差就可以了 天都看不出來的東西
實驗二 楊氏彈性模量的測定實驗報告
5樓:百度文庫精選
內容來自使用者:小芽50
楊氏彈性模量是描述材料形變能力的重要物理量,是選定機械零件材料的依據之一,是工程技術沒計中常用的引數.楊氏模量的測量方法很多,本實驗採用光槓杆測量金屬絲的楊氏彈性模量。測量中需綜合運用多種測量長度的量具,確保一定的精確度要求,學習從誤差分析的角度,選用最合適的量具,並要求用不確定度表示完整的測量結果。用一般測量長度的工具不易精確測量長度的微小變化,也難保證其精度要求。
光槓杆是一種應用光放大原理測量被測物微小長度變化的裝置,它的特點是直觀、簡便、精度高。目前光槓桿原理已被廣泛地應用於其他測量技術中,光槓杆裝置還被許多高靈敏度的測量儀器(如靈敏電流計、衝擊電流計和光點檢流計等)用來顯示微小角度的變化。
【實驗目的】
1.學會用拉伸法測定楊氏彈性模量;2.掌握光槓杆測量微小長度變化的原理和力法;3.學會用逐差法處理實驗資料,學會用不確定度的計算方法,結果的正確表達;
【實驗儀器】
楊氏模量測定儀、千分尺、游標卡尺、鋼捲尺等【實驗原理】
在外力作用下,固體所發生的形狀變化,稱為形變。形變可分為彈性形變與塑性形變兩大類。外力撤除後物體能完全恢復原狀的形變,稱為彈性形變,如外力撤除後物體不能完全恢復原狀,而留下剩餘形變,就稱為塑性形變。
本實驗只研究彈性形變,因此,應當控制外力的大小,以保證外力撤除後物體能恢復原狀。一根均勻的金屬絲(或棒),長為l,截面面積
拉伸法楊氏模量的測量實驗的誤差產生的主要原因有哪些
月似當時 1 系統誤差 實驗過程中,楊氏模量測量儀,一般沒有調節成標準狀態的功能,因此,測量時基本是在非標準狀態下進行,存在著系統誤差。其實,由於標尺基本是平行固定在立柱上,只要底座放置在水平桌面上,標尺就基本鉛直,而望遠鏡和光槓杆平面鏡卻均為手動調節,常處於傾斜較大的非標準狀態 2 偶然誤差 由於...
求 示波器使用 實驗報告的誤差分析
百小度 示波器使用 實驗報告的誤差分析主要有以下幾個方面1 兩臺訊號發生器不協調。2 桌面振動造成的影響。3 示波器上顯示的熒光線較粗,取電壓值時的熒光線間寬度不準,使電壓值不準。4 取正弦週期時肉眼調節兩熒光線間寬度不準,導致週期不準。5 機器系統存在系統誤差。6 fy選取時上下跳動,可能取值不準...
急求急求乙份初2物理 水的沸騰實驗報告
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