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1、拉伸法测定杨氏弹性模量,背景介绍,杨氏模量(Youngs modulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，它是沿纵向的弹性模量。1807年因英国医生兼物理学家托马斯 杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理,杨氏模量的大小标志了材料的刚性。,杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。,实验目的1、弹性限度内，验证虎克定律，学习用静态
2、拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。2、掌握光杠杆法测定长度微小变化的原理和使用方法，学会望远镜尺组的使用。 3、学会用逐差法和作图法处理数据。,实验仪器与器材 1、弹性模量测定仪（包括主体支架、光杠杆、望 远镜尺组） 2、待测金属丝 3、螺旋测微器、钢卷尺、直尺 4、砝码组,L,R,直尺,望远镜,目镜,物镜,n0,ni,钢丝,砝码盘,L,2,h,物镜调节旋纽,光杠杆,D,用光杠杆测 就能把微小伸长量 放大 倍,实验原理,1、光杠杆及望 远镜尺组,需要测量的量有：金属丝长度L、镜面与标尺距离R、金属丝直径d、光杠杆臂长D,实验内容和步骤 1、杨氏模量仪的调节和光杠杆的放置，光杠杆的两前足放在平台上
3、的直线形凹槽中，后足尖搭在金属丝活动夹上。,2、光杠杆及望远镜尺组的调节粗调：以缺口与准星的连线代替望远镜的光轴线来看（1）外观对准 （2）镜外找像：从望远镜上方观察光杠杆镜面，应看到镜面中有标尺的像。若没有标尺的像，可左右移动望远镜尺组或微调光杠杆镜面的垂直程度，直到能观察到标尺像为止。只有这时，来自标尺的入射光才能经平面镜反射到望远镜内。,（3）镜内找像：先调望远镜目镜看清叉丝，再慢慢调节物镜，看到光杆杠镜面（微调仰角和方向，以使镜位于正中），再继续调节物镜直到看清标尺的像。（4）细调对零：观察到标尺像后，再仔细地调节目镜和物镜，使既能看清叉丝又能看清标尺像，且没有视差。最后调节望远镜微调
4、螺旋丝，使标尺零刻度线或某一整数刻度线位于分划板（叉丝）中间。,调节目镜看清叉丝,调节物镜看清标尺刻度,3、测量和数据记录,金属丝长度 L= （cm),金属丝直径（测量6次）d= （cm),光杠杆臂长 D = （cm) 镜面与标尺距离R = （cm),数据处理,1、用逐差法求金属丝弹性模量 y 值,2、用图解法求金属丝弹性模量 y 值,作F-h图，观察各点是否近似在一条直线上，以验证虎克定律。求出斜率代入 式得出弹性模量。,误差分析：（1）由于读数望远镜的分辨率而引起的标尺像读数不确定度n 约为0.3mm。（2）用钢卷尺测量时，考虑到以下几种因素：镜面到标尺与望远镜内成像位置连线的距离不能准确
5、定位；镜面位置、标尺位置取位不准确；测量时，卷尺不能保持直线状态；卷尺本身的仪器误差等，估计R = 5mm。（3）用直尺测量D时，D = 0.5mm。（4）测量金属丝的长度时，考虑到卷尺不能直接接触钢丝两端，估计L = 3mm。（5）温州地区重力加速度为9.79211m/s2，不确定度不大于0.1%。实验用砝码每个1Kg，按五筹砝码（国家标准最低等级）计，每个砝码的允差为0.25g，则m/m = 0.2510-3。,相对误差,注意事项,1.调好系统后，实验过程中就不要再移动，否则数据无效，须重新做起；2.做完实验后套好镜盖和防护布罩。3.砝码放置时缺口交错放置以保持平衡。4.一周内上交实验报告至1楼电梯旁报告箱。,
