1、大学物理实验报告实验名称 姓名 学号 实验类型 （验证性、综合性）指导教师 上课时间 年 月 日实验名称： 用拉伸法测量金属丝的杨氏模量 实验时间：小组成员： 实验地点：实验目的：1学会用拉伸法测金属丝的杨氏模量。2掌握用光杠杆法测量微小长度的变化。3学会用逐差法处理数据。仪器、设备和材料：杨氏模量测定仪、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺、螺旋测微计及米尺等实验原理：固体材料的杨氏模量一根细而长的均匀棒状固体，只受轴向外力的作用，可以认为该物体只产生轴向形变。设棒状固体的长度为 ,横截面积为 ，轴向力 作用时，长度伸长量为LSF，在弹性限度内，应力 和应变 成正比（胡克定律） ，即L/F/LY我们
2、对上式整理可以得到/S可见，只要测出 、 、 、 ，就会得到杨氏模量 值。 、 、 各量FSLFSL可用一般的测量仪器测得，而 通常很小，用一般仪器和方法测量较为困难，本实验采用光杠杆法测量 。利用光杠杆法测量微小长度变化量光杠杆由平面全反射镜、主杠支脚和刀口组成，镜面倾角及主杠尖脚到刀口间距离均可调。测量微小长度变化量原理。实验中如果光杠杆的支架刀刃固定，而后足的支撑点由于外力作用而改变了的微小高度，则光杠杆就会改变一个角度 ，使镜面 到达 的位置，平面镜LA法线也将转过角度 。据反射定律，反射线转过 2 角度。此时在望远镜中观察到的标尺 的刻度变到了 的位置。B1x因 很小，且 , 亦很小
3、，故有 Lb=/tanLb又因 ，则 10xDtan2消去 ，则 xb2LD可见，利用光杠杆装置测量微小变化量的实质是：将微小长度的变化量 经光L2杠杆装置转变为微小角度的变化 ，再经尺读望远镜转变为刻度尺上较大范围的读数变化量 ，通过测量 ，实现对微小长度变化量 的计量。xxL将 和上式联立有: 24dS28DFYdbx式中 为金属丝的直径。实验内容1仪器调节(1)、调整杨氏模量仪下部三颗水平调整螺钉使立柱铅直；(2)、将光杠杆按要求放在平台 上，目视检查其主杠是否水平，如不水平，可G上下移动夹具，待主杠水平后旋紧夹具，并检查 能否在平台圆孔内上下自由移动，E调整光杠杆平面镜使镜面位于铅直面
4、内；(3)、在金属丝下端钩码上挂初始砝码(又称本底砝码，)，拉直金属丝；(4)、在光杠杆平面镜前 1.52 m 处放置尺读望远镜，调整望远镜使其和光杠杆等高、刻度尺面与平面镜镜面平行；(5)、调节目镜看清十字叉丝，调整望远镜调焦手轮看清刻度尺中间读数；2测量(1)、记录十字叉丝处刻度尺读数 ；0x(2)、依次在砝码钩上、加挂砝码，(每次 1 kg)，待砝码静止后，记下相应十字叉丝处读数 (i=1，2， 8)；x依次减少砝码(每次 1kg)，待砝码稳定后，记下十字叉丝处相应读数 ix(i=8，7，1)，将以上数据记人表中；(3)、用米尺测量金属丝长度 ，光杠杆平面镜到标尺的距离 (单次测量)；L
5、D(4)、用螺旋测微计测量金属丝直径 (不同处测量 5 次)；d(5)、取下光杠杆，将刀口及光杠杆尖脚印在纸上，用游标卡尺测量光杠杆尖脚至刀口间距离 (单次)；b数据记录与数据处理金属丝的直径 d仪器： 螺旋测计计 微 器 = m测量序数 1 2 3 4 5 平均值 /标准差()/sdm直径测量不确定度： ,()1.4()Auds0.683Bu微 器= m22()ABud m3金属丝直径： ()du )m光杠杆读数数据表仪器： 尺度望远镜标尺 , 砝码质量 ,（表格单位：尺 = kg）项目读数增加砝码减少砝码平均读数 ix读数逐差 4jjx计 算 x4jj平均值 标准差 2()41xs1x2
6、5134 62x5x6 7378x84x不确定度: ,Aus()=1.20() m()0.683Bux尺 m2()Bx微小伸长量： ()x单次测量量数据表米尺; 米 尺 m测量量 金属丝长度 L平面镜到标尺距离 D光杠杆脚前后距离 b读数/mm其中 ()()ub米 尺金属丝长度： ()（ ） m 平面镜到标尺距离： D（ ） 光杠杆前后脚间距路： ()b（ ）（实验室给出）砝码的质量： （ ） kg4、杨氏模量的计算杨氏模量的测量值： 22228N/mFLYdbx 相对不确定度：422222()()()()uYmubLuDudx） 不确定度： ()N/mY 实验结果： u2（ ） (0.683)p相对误差： 00()1rEY实验结果分析指导老师评语及得分：签名： 年 月 日5物理实验原始数据记录专业班级 实验日期 学号姓名 同组姓名
