1 杨氏模量的测量 【实验目的】 1.1.掌握螺旋测微器的使用方法。 2.学会用光杠杆测量微小伸长量。 3.学会用拉伸法金属丝的杨氏模量的方法。 【实验仪器】 杨氏模量测定仪(包括:拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺),水准器,钢卷尺,螺旋测微器,钢直尺。 1、金属丝与支架(装置见图 1 ):金属丝长约 0.5米,上端被加紧在支架的上梁上,被夹于一个圆形夹头。这圆形夹头可以在支架的下梁的圆孔内自由移动。支架下方有三个可调支脚。这圆形的气泡水准。使用时应调节支脚。由气泡水准判断支架是否处于垂直状态。这样才能使圆柱形夹头在下梁平台的圆孔转移动时不受摩擦。 2、光杠杆(结构见图 2):使用时两前支脚放在支架的下梁平台三角形凹槽内,后支脚放在圆柱形夹头上端平面上。当钢丝受到拉伸时,随着圆柱夹头下降,光杠杆的后支脚也下降,时平面镜以两前支脚为轴旋转。 图 1 图 2 图 3 3、望远镜与标尺(装置见图 3):望远镜由物镜、目镜、十字分划板组成。使用实现调节目镜,使看清十字分划板,在调节物镜使看清标尺。这是表明标尺通过物镜成像在分划板平面上。由于标尺像与分划板处于同一平面,所以可以 2 消除读书时的视差(即消除眼睛上下移动时标尺像与十字线之间的相对位移)。标尺是一般的米尺,但中间刻度为0。 【实验原理】 1、胡克定律和杨氏弹性模量 固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。如果外力后仍有残余形变,这种形变称为塑性形变。 应力:单位面积上所受到的力(F/S)。 应变:是指在外力作用下的相对形变(相对伸长 L/L)它反映了物体形变的大小。 用公式表达为:24FLFLYSLdL (1) 2、光杠杆镜尺法测量微小长度的变化 在(1)式中,在外力的F的拉伸下,钢丝的伸长量 L是很小的量。用一般的长度测量仪器无法测量。在本实验中采用光杠杆镜尺法。 初始时,平面镜处于垂直状态。标尺通过平面镜反射后,在望远镜中呈像。则望远镜可以通过平面镜观察到标尺的像。望远镜中十字线处在标尺上刻度为0x 。当钢丝下降 L时,平面镜将转动 角。则望远镜中标尺的像也发生移动,十字线降落在标尺的刻度为ix 处。由于平面镜转动 角,进入望远镜的光线旋转 2 角。从图中看出望远镜中标尺刻度的变化0nnni 。 因为 角很小,由上图几何关系得: bLtan Rn2tan2 3 则:nRbL2 (2) ...