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1、 大学物理实验（力学部分） 如 1实验三 CCD 杨氏模量测定 目的1 了解拉伸法测量金属丝杨氏模量的原理；2 学习读数显微镜、CCD 摄像机、调焦镜头的调节方法；3 掌握拉伸法测量金属丝杨氏模量的方法。仪器和用具CCD 杨氏模量测量仪（WYM 1 型）主体结构，显微镜组，CCD 摄像机，调焦镜头，监视器，螺旋测微计，钢卷尺，金属丝等。实验原理 设金属丝的原长为 ，横截面积为 ，在受到沿长度方向的外力 作用下伸长了 ，则根据lSF胡克定律有：在弹性限度内，金属丝的应力 与应变 成正比。写作Fl（3lES1） 上式中的比例系数 E，称为杨氏弹性模量。它的国际单位为牛顿/米 2，记为 。2mN设金
2、属丝直径为 ，则 ，将此式代入（31）式可得出d24dS（324lFE2）上式表明，对于长度 、直径 和所加外力 相同的情况下，杨氏模量大的金属丝的伸长量 较ld 小，而杨氏模量小的伸长量 较大。可见，杨氏弹性模量反映出材料抵抗外力产生拉伸（或压缩）形变的能力。根据（32）式可知，测出等号右边的各个量，便可算出杨氏模量，其中外力 、长度F和直径 均可用常用的方法和仪器测得，而对于微小的伸长量 ，通过显微镜和 CCD 成像系ld 统来记录变化情况，并经过监视器显示出来。安装仪器(只放砝码盘，未放砝码 )后，调节测微目镜从显微镜中能清楚地看到十字叉丝，读取与显微镜中标尺横线重合的读数 ，在砝码盘上
3、增加砝码 之后，金属丝伸长为 ，金属丝0Am的伸长量的表达式（33）0m将 和上式代入式（32） ，可得出伸长法测金属丝的杨氏模量 的公式为mgF E（34）024AdglE又设 大学物理实验（力学部分） 如 2（35）mAK0则 为砝码改变一个单位时，显微镜中分划板标尺的读数的变化量。将式（35）代入式（3K4） ，可得（36）dlgE24实验内容与步骤1调节 WYM1 型 CCD 杨氏模量测量仪底角螺钉，使测量仪的底座平台水平，使支架、金属丝铅直。2将显微镜固定到磁力表座上，调节测微目镜，直到用眼睛可以看到清晰的十字叉丝为止，且使十字叉丝像的横线与显微镜中分划板的某一刻度重合，然后将磁力表
4、座锁紧在测量仪的底座平台上。3将 CCD 摄像头与监视器连接好，确保在监视器内看到 CCD 摄像机拍摄的图像。4将 CCD 调焦镜头安装到 CCD 摄像头上，再将 CCD 放置在磁力表座上，调节 CCD 摄像头，使其对准测微目镜，然后将磁力表座锁紧在测量仪的底座平台上。5调节摄像头前的调焦镜头，直到在监视器内看到 CCD 摄像机拍摄的清晰的图像。6用钢卷尺测量被测金属丝原长度 l。7依次加砝码，每加一个砝码，从监视器观察十字叉丝像的横线刻度的变化, 并依次记下相应的刻度值。8依次减砝码，每减一个砝码，依次记下相应的刻度值。9用螺旋测微计测金属丝直径 d。10计算杨氏模量 及其测量不确定度 ，并
5、给出测量结果报道。E)(Eu 大学物理实验（力学部分） 如 3附一数据记录实验三 CCD 杨氏模量测定专业 班级 姓名 学号 编组号 No.： 表 31被测量 金属丝直径 d 金属丝长度 l测量值 （mm） （m） （cm） （m）表 32测量值（mm）质量（kg）第一次测量值 第二次测量值 第三次测量值0.50 0.700.901.101.301.100.900.700.50 大学物理实验（力学部分） 如 4附二数据处理表 33表 34im2i iA2iAiAm表 35mSASmASKrKS砝码质量 mi(kg) 增重读数平均值Ai(m)减重读数平均值Ai(m)平均读数 Ai（m）0.500.700.901.101.30
