用拉伸法测量金属丝弹性模量

在线物理实验丨这是一篇关于拉伸法测量金属丝弹性模量的文章

1.弹性模量概念

一根原长L、截面积S、直径分布均匀的金属丝、受到长度方向的外力F的作用而发生形变,伸长量ΔL。根据胡克定律,在弹性限度内,应力与应变成正比,即

比例系数E为该金属材料的弹性模量

ΔL是一个微小的变化量,很难用普通的测长仪器测量,本实验采用光杠杆光学放大原理解决。

2.光杠杆放大原理

光杠杆测量装置包括:标尺、望远镜、光杠杆反射镜

光杠杆测量装置位置

光杠杆放大原理

望远镜初始读数为n0,金属丝有微小变化量ΔL后,平面镜转过θ,反射线转过2θ望远镜读数为ni

代入

测量关系式

将微小变化量ΔL放大为标尺读数变化量Δn

?调整底脚螺钉,使固定金属丝小圆柱不与孔壁摩擦

?将平面镜后尖角置于平台小柱体中,平面镜竖直

?望远镜、平面镜均处于竖直状态,两者中心共轴等高

?望远镜调焦

⑴移动底座使在准星中能看到平面镜反射的标尺像

⑵调整望远镜高低在目镜中能够看到完整的平面镜的像

⑶调整望远镜焦距使能看到清晰的标尺的像

调焦过程可能出现的现象

?测量

⑴预加一个砝码不记录数据;

⑵依次增加砝码(共加8块),等砝码静止后读出目镜标尺读数ni(水平刻线指示位置读数);

⑶依次拿下砝码,同上;

⑷在金属丝上中下3个位置分别测量直径d(使用千分尺每个位置测3次);

⑸卷尺测量金属丝原长b(固定端到平台,只留1块砝码);

⑹平面镜到标尺距离D;

⑺平面镜后足到刀口距离b(纸上印出刻痕,过后足作刀口垂线,用游标卡尺测6次);

?原始数据

金属丝需要预加一个砝码,第一个数据应是加了两个砝码的读数

主杠杆尖角至刀口距离b测量数据记录表

金属丝原长L=______

光杠杆到标尺距离D=______

?测量结果不确定度评价

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