用拉伸法测金属丝的杨氏模量参考报告

用拉伸法测金属丝的杨氏模量参考报告一、实验目的1.学会用拉伸法测量杨氏模量；2.掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；3.学会用逐差法处理实验数据；4.学会不确定度的计算方法，结果的正确表达；5.学会实验报告的正确书写。二、实验仪器YWC-1杨氏弹性模量测量仪（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、钢卷尺（0-200cm,0.1cm）、游标卡尺(0-150mm,0.02mm)、螺旋测微器(0-25mm,0.01mm)三、验原理在外力作用下，固体所发生的形状变化称为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。本实验中，只研究金属丝弹性形变，为此，应当控制外力的大小，以保证外力去掉后，物体能恢复原状。最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长L，截面积为S，沿长度方向施力F后，物体的伸长L，则在金属丝的弹性限度内，有：LLSFY我们把Y称为杨氏弹性模量。如上图：201DAAtgxL)(201AADxL)(8)(241012012AAxdFLDLAADxdFLLSFY四、实验内容一仪器调整1、杨氏弹性模量测定仪底座调节水平；2、平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；3、将望远镜放置在平面镜正前方1.500-2.000m左右位置上；4、粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节等高,望远镜的缺口、准星对准平面镜中心，并能在望远镜外看到尺子的像；5、调节物镜焦距能看到尺子清晰的像，调节目镜焦距能清晰的看到叉丝；6、调节叉丝在标尺0刻度cm2以内，并使得视差不超过半格。二测量1、下无挂物时标尺的读数0A；2、依次挂上kg1的砝码，七次，计下7654321,,,,,,AAAAAAA；3、依次取下kg1的砝码，七次，计下'7'65'4'3'2'1,,,,,,'AAAAAAA；4、用米尺测量出金属丝的长度L（两卡口之间的金属丝）、镜面到尺子的距离D；5、用游标卡尺测量出光杠杆x、用螺旋测微器测量出金属丝直径d。三数据处理方法——逐差法1.实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。2.逐差法采用隔项逐差：4)()()()(37261504AAAAAAAAA3.注：上式中的A为增重kg4的金属丝的伸长量。五、实验数据记录处理（1）数据的记录（2）数据处理1、求iA'20000.000.000.001022AAAm同理求得其它iA填入表中0221222A仪仪仪同理求得imi（kg）加砝码iA（210m）减砝码'iA（210m）平均值iA（210m）4iiiAAA（210m）不确定度01230.0001.0002.0003.0000.000.470.941.380.000.490.981.400.000.480.961.391.841.821.801.82A0.06210m45674.0005.0006.0007.0001.832.292.773.211.852.312.753.211.842.302.763.21AAA=(1.820.06)210m直径未加载(310m)加满载(310m)平均值d0.600310md上0.6010.6010.5990.599d中0.6010.6010.6000.600不确定度：d0.006310md下0.6020.6010.5960.598ddd(6.000.06)410m其他数据螺旋测微器零点读数：0.000310m;游标卡尺零点读数0.00310mD(1.50200.0005)mL(6.8200.005)110mx(7.6600.002)210m结果表达Y=（2.040.13）11102/mN相对不确定度：6.3%百分差：－0.5%12345622AAAAAA仪2、求iA20401.840.001.8410AAAm同理求得1A，2A，3A填入表中040222222AAA仪仪仪同理求得123AAA仪3、求A金属丝伸长量405162732()()()()41.841.821.801.8241.8210AAAAAAAAAm222222(1.841.82)(1.821.82)(1.801.82)(1.821.82)4130.01710iAAASm222220.0170.050.0610AASm仪4、求金属丝直径d1234567891011123120.6010.6010.6020.6010.6010.6010.5990.6000.5960.5990.6000.598120.60010dddddddddddddm2222222222222(0.6010.600)(0.6010.600)(0.6020.600)(0.6010.600)11(0.6010.600)(0.6010.600)(0.5990.600)(0.6000.600)12111(0.5960.600)(0.5990.600)(0.6000.600)(0.5980.600)11idddS30.001710m2232323(0.001710)(0.00510)0.00610ddSm仪5、求Y111224222884.0009.806.820101.50202.0410/3.142(6.0010)7.660101.8210FLDYNmdxA222222YLDXdAYELDXYAd=222220.0050.00050.060.0020.0626.8201.50206.007.6601.82=6.3%111122.04106.3%0.1310/YYYENm标准值：11202.0510/YNm百分差：111101102.04102.0510100%0.5%2.0510PYYEY注：本实验百分差10%六、误差分析1.误差主要取决于金属丝的微小变化量和金属丝的直径，由于平台上的圆柱形卡头上下伸缩存在系统误差，用望远镜读取微小变化量时存在随机误差。2.实验测数据时，由于砝码的摇晃使得金属丝没有绝对静止，读数时存在随机误差。3.测量金属丝直径时，由于存在椭圆形，故测出的直径存在系统误差和随机误差。4.测量D时米尺没有拉水平，测量L时米尺没有铅垂导致误差存在。5.测量X时，由于作垂线没有完全的垂直，导致X值的测量存在误差。本报告仅供参考格式。数据、内容请勿抄袭！