杨氏模量的测定_评分标准.doc

1、1“杨氏模量的测量”实验报告评分标准第一部分：预习报告（20 分）一、 实验目的1掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法；2理解光杠杆测量长度微小变化的原理；3学会用逐差法处理数据；4进行测量结果的不确定度分析。二、 实验仪器杨氏模量测定仪，螺旋测微计，游标卡尺，米尺，砝码，待测金属丝三、 实验原理1、杨氏模量的物理意义。2、光杠杆测量长度微小变化的原理。（说明：实验原理应有必要的图示、公式、及文字叙述）四、 实验内容与步骤1、调节仪器：a. 调节支架。 b. 调节光杠杆和镜尺组。 c. 寻找标尺的像，并使像清晰。2、观察金属丝伸长变化。3、测量金属丝长度、平面镜与竖尺之间的距离，金属丝直径，光

2、杠杆常数。（说明：实验步骤应阐述具体清晰）第二部分：数据采集与实验操作 （40 分）有较好的动手能力，能够很好解决实验过程中出现的问题，数据采集记录完整准确，操作过程无误（35-40 分） ； 有一定的动手能力，能够解决实验过程中出现的一般问题, 数据采集记录完整，操作过程无大的违规(35-20)；动手能力较差，难以解决实验过程中出现的一般问题，数据采集与记录不完整、有偏差，有违规操作(0-20 分)。操作要点：1 根据测量范围和仪器精度，选择各测量量所使用的测量仪器；2 光杠杆、镜尺组和望远镜的调节。2第三部分：数据记录及数据处理 （30 分）数据处理要求：1原始数据需重新抄入实验报告数据处

3、理部分的正文中，再进行具体处理。2对单次直接测量量 、 、 、 进行不确定度评定，并给出各量的测量结果。FLDb3对多次直接测量量 、 进行不确定度评定，并给出各量的测量结果。bl4由不确定度传递公式，对间接测量量 进行不确定度评定，并给出各量的测量结果。E5给出实验结论。测量数据参考值：1单次直接测量量测量参考值：金属丝长度： ； 钢卷尺仪器误差：0.05cmcmL42.37光杠杆与镜尺组距离：D = 151.5 cm ； 钢卷尺仪器误差：0.1cm光杠杆常数：b = 84.00 mm ； 卡尺仪器误差：0.02mm砝码质量: 360g/1 个砝码 ; 误差: 1g/ 1 个砝码2多次直接测

4、量量测量参考值：金属丝直径测定：螺旋测微计零点读数：0.000 mm次数 1 2 3 4 5 平均值 零点修正值d0.488 0.490 0.489 0.492 0.490 0.490 0.4900.002 0.000 0.001 0.002 0.000金属丝长度变化记录I gF/cmri/cri/| cmr/； 平 均1 0 16.20 16.10 16.152 360 16.40 16.18 16.293 23616.58 16.48 16.534 16.62 16.56 16.595 416.84 16.82 16.816 5016.96 16.94 16.957 6317.10 17.

5、04 17.078 717.24 17.24= ， ， ， 151rl262rl33rl 484rl1 2 3 4 平 均il0.66 0.66 0.54 0.65 0.63cm33 杨氏模量 E 的测量参考值：将各测量量代入公式 = ， bldFLD28 a 12262 06.1063.4.81049.3578由不却定度传递公式: lbdDE)(03.18.90143牛F )(1.489360.4牛F %21.0.43。F牛.%21.6.0cmL03.15.0cmL03.478.42.37L683.0D6.D6.51 %0.5.16D.b02.31.0b02.8424.8b683.0cmlA

6、 09.3)65.30()54.6().6().6() 2cmlB029.35.)( lllBA 4.2.)()()(22 l4.60%3.64.0l 683.0mdA 01.45 )49.0.()492.()89.0.()9.()8.09.()( 2222 mB.34. mddBA 03.2.01.)()()(22 03.49. %61.49.683.02222 )()()()()( lbdDLFE %4.6)3.(04.104.%8.01. 2Pa1.6.4.6aE0)1( 4E683.0第四部分：思考题 （10 分）1、 各种不同长度用不同仪器测定，是如何进行的？为什么？4答：本实验中，

7、金属丝长度 用米尺测量，光杠杆与镜尺组间距离 也用米尺测量；光杠LD杆常数 用游标卡尺测量；金属丝直径用螺旋测微计测量。b选择测量仪器时，要考虑测量范围和相对不却定度两个因素，也就是说要考虑仪器的量程和精度。首先，要考虑测量范围，被测物的长度应在测量仪器的量程之内；同时还要考虑仪器的精度，尽量减小测量误差。2、 本实验中哪一个量的测量误差对结果影响最大？试作具体讨论。答：本实验中，竖尺上的位移 （金属丝拉伸量的光杠杆放大量）对测量结果影响最大。l根据相对不却定度计算公式： 22222 lbdDLFE可以计算各个测量量对测量结果影响的大小，其中：%21.0361F %08.3142.750L4.

8、5.D .9.d02.31.840b 63.0l可见， 对测量结果影响最大。l3、 用光杠杆把测 变成测 等量，若把 称为光杠杆的“放大率” ，由（5-22）知LlLl/，能不能增加 ，减小 来提高 ，这样有没有好处？有没有限度？bD/2b答：由教材 p82,（5-23）式得：， 即 ，其中 为光杠杆的“放大率” ，lL2Lbl2bDLl2（1） 可以通过增加 减小 来提高 ，有好处，能够提高测量精度。（2） 有限度： 太小，则 不能成立；tgb太大，则实验操作会很不方便，会增加实验的成本。D4、 采用逐差法处理数据外，能否用作图法求杨氏模量？若能，应怎样作图？答：可以用作图法求杨氏模量。根据 ，有 ，令 ，可得bldFLDE28ElLbd82KDbd82。可见，对于同一段金属丝， 与 是成正比例关系的。即当 时， （ 为一KlF mF1个砝码的质量） ，对应 ； 时，对应 ；,依次类推，当121rlm232rl时，对应 ，以 为横坐标，以 为纵坐标描点作图，会得到一条直线，m787lF5求出其斜率 ，则 ，由此，可以求出 。kELDbdK82bdKLDE28