拉伸法测钢丝杨氏模量

拉伸法测钢丝杨氏模量(s为标尺某一刻度).时在望远镜中恰能看到标尺刻度s11拉伸法测钢丝杨氏模量由图可知实验目的sssL,,,10，tan,tan2,,,,1.掌握用光杠杆法测量微小量的原理和方法，并用以测定钢丝的杨氏模量;ddd2112.掌握有效数字的读取、运算以及不确定度计算的一般方法.式中，d为光杠杆常数(光杠杆后脚尖至前脚尖连线的垂直距离);d为光杠杆镜面至标尺的距离.213.掌握用逐差法处理数据的方法;由于ΔL<<d，Δs<<d，偏转角度θ很小，所以近似地有214.了解选取合理的实验条件，减小系统误差的重要意义.s,s,s,L实验仪器10tan,,tan2,,2,，,,,,ddd211YMC-l型杨氏模量测定仪，如图所示(包括光杠杆、镜尺装置);量程为3m或5m钢d2由此可得,,,Ls卷尺;0-25mm一级千分尺;分度值0.02mm2d1游标卡尺;水平仪;lkg的砝码若干.2实验中，外力F由一定质量的砝码的重力产生，即F=mg，钢丝横截面积为S=πD/4(D是钢丝直径)，代入可得杨氏模量的计算公式:1.标尺2.锁紧手轮3.俯仰手轮4.调焦手轮8mgLd15.目镜6.内调焦望远镜7.准星8.钢丝上夹头E,2,,Dds29.钢丝10.光杠杆11.工作平台12.下夹头其中2d/d为放大倍数，为保证大的放大倍数，实验时应有较大的d(一般为2m)和较小的d(一般为0.08m121213.砝码14.砝码盘15.三角座16.调整螺丝.、以及对应左右).将待测钢丝直径D和原长L、光杠杆镜面至标尺的距离d、光杠杆常数d、砝码产生的拉力mg12实验原理的Δs测出，便可计算出钢丝的杨氏模量E.设一粗细均匀的钢丝，长度为L、横截面实验内容积为S，沿长度方向作用外力F后，钢丝伸长了ΔL.比值F/S是钢丝单位横截面积上受到的作用力，称为应力;比值1.用千分尺测量钢丝的直径D，在不同方位测六次，计算其不确定度;ΔL/L是钢丝的相对伸长量，称为应变.根据胡克定律，在弹性限度内，钢丝的应力杠杆架反射镜与应变成正比，即2.用钢卷尺对钢丝的原长L(从支架上端钢丝上夹头开始到平台夹钢丝的下夹头之间的距离)及平面镜与标尺的距FL,FS/离d各测一次;1,EE,或SL,LL/3.用游标卡尺测量光杠杆常数d一次;2-2固定平台式中E称为杨氏模量，单位为N?m，在数值上等于产生单位应变的应力.4.采用逐个增加砝码和减去砝码的方法测量钢丝的伸长量，用逐差法求Δs及其不确定度;由上式可知，对E的测量实际上就是对F、L、S、ΔL的测量.其中F、L和S5.计算钢丝的杨氏模量E及其不确定度， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达实验结果.都容易测量，而钢丝的伸长量ΔL很小，很难用一般的长度测量仪器直接测量，因砝码实验步骤此ΔL的准确测量是本实验的核心问题.光杠杆结构图1.杨氏模量测定仪的调整本实验采用光杠杆放大法实现对钢丝伸长量ΔL的间接测量.光杠杆是用光学(1)将待测钢丝固定好，调节杨氏模量仪的底脚螺丝，使两根支柱竖直，工作平台水平，并预加1-2块砝码使钢丝拉转换放大的方法来实现微小长度变化的一种装置.它包括杠杆架和反射镜.杠杆架下面有三个支脚，测量时两个前脚放直;在杨氏模量测定仪的工作平台上，一个后脚放在s1与钢丝下夹头相连的活动平台上，随着钢丝的伸(2)将光杠杆的两前脚放在工作平台的沟槽中，后脚放在下夹头的平面上，调整平面镜使镜面铅直.长(或缩短)，活动平台向下(或向上)移动，(3)调节望远镜，使镜筒轴线水平，将其移近至工作平台，调节镜筒高度使其和平面镜等高，调好后将望远镜固定在带动杠杆架以两个前脚的连线为轴转动.Δs支架上.调整到平面镜法线和望远镜轴线等高共轴.设开始时，光杠杆的平面镜竖直，即镜面法(4)移动望远镜支架距平面镜约2m处，调整标尺，使其竖直并与望远镜轴线垂直，且标尺0刻线与轴线等高.θθ线在水平位置，在望远镜中恰能看到标尺刻度(5)初步寻找标尺的像，从望远镜筒外观察平面镜中是否有标尺或镜筒的像，若没有，则左右移动望远镜、细心调节θs.当待测细钢丝受力作用而伸长ΔL时，光杠杆0s光杠杆望远镜0θ平面镜倾角，直到在平面镜中看到镜筒或标尺的像.ΔL的后脚下降ΔL，光杠杆平面镜转过一较小角度标尺dd(6)调节望远镜找标尺的像.先调节目镜，看到清晰的十字叉丝，再调节调焦手轮，左右移动支架或转动方向，直到21θ，法线也转过同一角度θ，反射线转过2θ，此在望远镜中看到清晰的标尺刻线和十字叉丝.2.用千分尺在不同方向、位置测量钢丝的直径D，共测6次，测量前应先记录千分尺的零点读数;数据处理3.用钢卷尺测量镜面到标尺的距离d;1(计算每增加一块砝码(1kg)的钢丝伸长量Δs的最佳值及不确定度14.在砝码钩上放上测量时要加的全部(共加7次)砝码(不包括预加的本底砝码)的一半((1)Δs的最佳值(用逐差法)3-4块)，细心调节平面1111镜倾角，使望远镜中看到的标尺像在零刻线附近，以保证在轴线附近的范围内测量.;;;;,s,(s,s),s,(s,s),s,(s,s),s,(s,s)1402513624734444,,4.去掉刚才所加的砝码，开始测量，记录初始值，逐个增加砝码，记录每一步的读数，再逐个减去砝码，记录ss0i1,s,(,s，,s，,s，,s),,每一步同一砝码数对应的读数;1234si45.测量光杠杆常数d.可将光杠杆的三个脚放在数据记录纸上按下三个印，作连接前两脚的连线和后脚到该连线的垂4212(2)计算的实验标准差:Ssss,,,,,()()i,线，用游标卡尺测量这一距离.,41,i16.整理实验数据，交指导老师签字，整理仪器，完成实验.Ss(),(3)计算平均值的实验标准差:Ss(),,4注意事项(4)标尺的示值极限误差:Δm=0.5mm1.实验系统调好后，一旦开始正式测量，在实验过程中不能再对系统任一部分进行任何调整，否则，所有数据将重,2222m新再测;(5)合成不确定度:usuuSs()()(),,，,,，AB32.加减砝码时要轻拿轻放，槽口要相互错开，避免砝码钩晃动，在系统稳定后读数;2(D的最佳值及不确定度的计算3.同一荷重(相同砝码数)下的两个读数要记在一起.增重与减重对应同一荷重下读数的平均值才是对应荷重下的最佳6值，它消除了摩擦(圆柱体与圆孔之间的摩擦)与滞后(加减砝码时钢丝伸长与缩短滞后)等引起的系统误差.1(1)D的最佳值:D,D,i4.实验完成后，应将砝码取下，防止钢丝疲劳.6i,1612(2)计算D的实验标准差:SDDD,,()()数据记录i,,61,i1SD()表一L、d、d测量数据表单位:mm12(3)计算D平均值的实验标准差:SD(),6名称Ldd12数据(4)千分尺的的示值极限误差:Δ=0.004mmm,2222muDuuSD()()(),，,，(5)计算D的合成不确定度:ABD表二钢丝直径的测量数据表3,,千分尺零点读数mm单位:mm仪3.E的最佳值的计算和不确定度的计算8mgLd次数i123456平均值1E,(1)E的最佳值的计算:2,Dd,s,D测量值2i修正值Di(2)E的合成不确定度的计算取u(d)=0.02mm，u(d)=5mm，u(L)=5mm，及2和3中的不确定度得到21表三Δs的测量数据表单位:mm22222,,,,ududuLuDu,S()()()()(),,,,,,i0123456712,,,,uE,，，，，,E()2,,,,,,,,,,ddLD,S,,,,,,,,,,12m(kg)i11-2(3)E的相对不确定度的计算，将实验值与E的公认值E=2.05×10N?m比较，计算其相对不确定度:0,s加砝码iE,,s减砝码iEE()100%,，E0s平均值i