指導(dǎo)書(shū)-04靜態(tài)拉伸法測(cè)金屬楊氏模量

1、天津城市建設(shè)學(xué)院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)AB實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)1靜態(tài)拉伸法測(cè)金屬楊氏模量楊氏模量是表征固體材料性質(zhì)的一個(gè)重要的物理量，它描述了固體材料抗形變的能力，是工程設(shè)計(jì)中選用材料時(shí)需要考慮的重要參數(shù)之一。楊氏模量一般只與材料的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與其幾何形狀無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定楊氏模量的方法很多，如振動(dòng)法、彎曲法、內(nèi)耗法等，本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)拉伸法測(cè)定金屬絲的楊氏模量。本實(shí)驗(yàn)提供了一種測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的方法，即光杠桿法。光杠桿法可以實(shí)現(xiàn)非接觸式

2、的放大測(cè)量，且直觀、簡(jiǎn)便、精度高，所以常被采用。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方面，本實(shí)驗(yàn)主要采用了逐差法?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、測(cè)定金屬絲的楊氏模量；2、掌握用光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的原理和方法；3、學(xué)習(xí)用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！緦?shí)驗(yàn)儀器】金屬絲、楊氏模量測(cè)定儀、砝碼、光杠桿、望遠(yuǎn)鏡組、鋼卷尺、螺旋測(cè)微計(jì)、游標(biāo)卡尺。122F3F1F345678910111213141金屬絲2光杠桿3平臺(tái)4掛鉤5砝碼6底座水平調(diào)節(jié)螺釘7水平儀8底座9內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡10標(biāo)尺11

3、物鏡調(diào)焦手輪12鎖緊手輪13目鏡14俯仰調(diào)節(jié)螺絲圖5.31實(shí)驗(yàn)裝置示意圖【實(shí)驗(yàn)原理】天津城市建設(shè)學(xué)院大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)AB實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)3L?D1n0nn????b圖5.32光杠桿系統(tǒng)將光杠桿放置在金屬絲楊氏模量測(cè)定儀的平臺(tái)上，如圖5.31所示。光杠桿和尺讀望遠(yuǎn)鏡形成光路如圖5.32所示。按儀器調(diào)節(jié)順序調(diào)好全部裝置后，就會(huì)在望遠(yuǎn)鏡中看到經(jīng)由光杠桿平面鏡反射的標(biāo)尺像。開(kāi)始時(shí)，待測(cè)鋼絲上沒(méi)加砝碼，光杠桿的平面鏡鉛直，即鏡面法線在水

4、平方向，設(shè)此時(shí)在望遠(yuǎn)鏡中恰能看到平面鏡反射的標(biāo)尺刻度的像。當(dāng)掛上重物后，細(xì)鋼絲受力伸長(zhǎng)ΔL，光杠桿的后足尖隨之下降0n1FΔL，光杠桿的平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)一較小角度，法線也轉(zhuǎn)過(guò)同一角度，此時(shí)反射到望遠(yuǎn)鏡中的讀數(shù)變?yōu)椋??1n為標(biāo)尺某一刻度），記1nnnn???01根據(jù)反射定律，由圖5.32可知bL???tn???2tan式中，為光杠桿常數(shù)（光杠桿后尖足至前尖足連線的垂直距離）；為光杠桿鏡面至尺讀望遠(yuǎn)鏡bD標(biāo)尺的距離。由于偏轉(zhuǎn)角度θ很小，即ΔLb