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钢丝的杨氏模量的测量
2015-05-13 09:42   审核人:

实验名称:钢丝的杨氏模量的测量  

[实验目的]

1.学会测量杨氏弹性模量的一种方法

2.掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理

3.学会用逐差法处理数据

 

[实验原理]

    (1)

Y被称为材料的杨氏模量,它是表征材料刚性的一个物理量。 因伸长量△L一般很小,故常采用光学放大法。                                        

测量时光杆杆平面镜的两个前足尖放在杨氏模量测定仪的固定平台上,后足尖则放在待测金属丝的测量端面上。当金属丝受力后产生微小伸长,后足尖便随测量端面一起作微小移动,从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度,标尺的像则在光杠杆反射镜和调节反射镜之间反射,把这一微小角位移放大成较大的线位移。这就是光杠杆放大的基本原理。

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(a)NKY-2型光杠杆放大原理示意图

它的放大倍数为     带入式(1)可得测量公式为:

                                (2)

 

式中b---光杠杆常数或光杠杆腿长,测量方法如图3(a)所示

D---反射平面镜到标尺的距离,可用光学方法在望远镜中间接测得

            

d为钢丝直径,L为钢丝长度,F为所加的力,N为标尺读数之差

 

 

 

 

 


  

 

 

[实验仪器]

数显气()压加力杨氏模量测定仪,新型光杠杆,螺旋测微计,钢卷尺、游标卡尺各一个。

 

[注意事项]

1.      操作过程中不可用手触摸物镜和目镜。

2.      测量中绝对不能碰动已调好的实验装置,否则前功尽弃。

3.      拉伸仪最大加力不可超过30kg力,减力至零附近再关电源。

 

[主要操作步骤]

1.调节底脚螺丝直至水准泡居中。

2.调节光路

 1)在调节反射镜中找标尺的像

2)调节目镜看清叉丝

3)转动望远镜、调焦,在望远镜中找标尺的像

4)把标尺固定在合适的位置(一般在2-3cm附近)

3.测量。

1)按下数显测力秤的“开/关”键。

2)  先加载后减载,从14Kg始,每间隔1Kg记录标尺读数10组数据,分别记作。隔数分钟后,连续减载,每减少1kg观测一次标尺读数。读取相应的十组数据,填入记录表格中。

3)  重复上述步骤2重做一遍。

4)观测完毕应调节液压调节螺杆旋至最外,使测力秤指示“0.000”附近后,再关掉测力秤“电源”。

5)  测量D,L,b d,其中d用千分尺在金属丝加20kg力和不加力两种情况下于不同位置各测三次记入表一中; D,L,b只测一次计入表三中。

 

 

 

 

 [数据表格]

表一:金属丝的直径

螺旋测微计零点读数=     mm          实际值=直测值

直径d

1

2

3

4

5

6

平均值

直测值

 

 

 

 

 

 

 

实际值

 

 

 

 

 

 

 

 

表二: 标尺读数

加力(kg

标尺读数

减力

kg

标尺读数

力的平均值

平均值

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表三:其他测量值

镜尺距离(mm)

钢丝长度(mm)

光杠杆常数(mm)

外力常数(千克力)

 

 

 

 

=3mm

=2mm

=0.10mm

=0.01

 

[数据处理]

 

 

[分析讨论]

 

1.      为什么在做加力测量后还要做减力测量?

 

2.      实验中各长度采用不同的量具来测量,这是根据什么考虑的?

 

 

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