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1、Readme1、 怎么分小组？前一半同学为第一小组，第一次在 403 室完成 13、8 项实验内容，另一半为第二小组，第一次在 409 室完成 1、48 项内容，一周后对调实验室。若这组同学10 人，则不分小组，第一次在 403 室，第二次在 409 室。实验设备 1 人 1 套。2、 怎么预习本实验？简写，通常一页纸。3、 怎么操作？本实验的注意事项和操作技巧较多，关键的要点有：（1）勿碰金属丝（一进门就将书包等物放在桌旁的地上，以免挂断细丝） ；（2）静下心来，边思考，边动手。4、 怎么处理数据？只需要处理实验内容中标“”号的部分。5、 关于实验报告。两周合写一份报告，这份报告应包含：1
2、份预习报告、2 份经签字的实验原始数据、1 份数据处理。测量康铜丝的杨氏模量和泊松比测量康铜丝的杨氏模量和泊松比一、一、 基本原理基本原理1、金属丝的杨氏模量与泊松比 杨氏模量是材料的重要力学参数，反映了材料抵抗形变能力的大小。拉力 F 与丝的原始横截面 A 之比定义为应力，伸长量与丝的原始长度 L 之比定义L 为纵向线应变。在弹性范围内，应力与应变满足胡克定律：(1)FLEAL其中 E 为材料的杨氏模量。 式(1)中只考虑了材料的微小纵向应变，忽略了横向变化。横向变化量与d 丝的原始横向长度 d 之比定义为横向线应变。在实践中，纵向拉伸应变还会导 致横向收缩应变。实验表明，在材料弹性范围内，
3、横向线应变与纵向线dd / 应变之比为常数：LL/(2)dL dL (2)式中的负号表示纵向拉伸导致横向收缩，为横向变形系数或称泊松比。2、非平衡电桥 非平衡电桥与传感器配合使用，可测量温度、应 力、位移等物理量。图 1 为非平衡电桥的原理图，其 中电阻箱 R1、R2、R3为电桥的三个臂，电阻箱 R4与 金属丝电阻 Rs串联构成第四臂，R0为电位器，C 是滑 动头。当电桥平衡时：3124sRR RRR任意桥臂阻值变化时，电桥将偏离平衡位置。金属丝受到拉伸引起电阻变化，当 R4+Rs的相对阻值sR变化量小于 1%时，桥电压 Ug（即 D、E 之间的电压）与该桥臂的电阻变化量近 似满足线性关系：（
4、3）44ACs g sURURR即将电阻的微小变化量转化成直流电压信号进行测量。本实验的研究对象为康铜丝。二、二、 待研究的问题待研究的问题图 1 非平衡电桥1、 测量康铜丝的杨氏模量； 2、 忽略拉伸过程中康铜丝电阻率的变化，利用非平衡电桥测量康铜丝相关物 理量的变化，进而计算其泊松比。三、三、 实验仪器实验仪器序号设备名称数量1康铜丝（已焊接两根导线）1 2木支架（已装配电位器、开关、电桥盒等）1 3卷尺（最大允差 2.0mm）1 4JCD3型读数显微镜（最大允差 0.015mm）1 5读数显微镜垫块1 6ZX38A/10 型交直流电阻箱（0.1 级）1 7KEITHLEY 台式万用表（使
5、用方法见附录）1 8低压钠灯（双线平均波长=0.5893m）及电源1 9钠灯木垫块1 10甲电池(1.5V)1 11玻璃片2 12砝码托盘（质量标注于底部）1 13增砣砝码（100 克）10 14LED 灯1 15导线8四、四、 实验内容与要求实验内容与要求（前一半同学第一次在前一半同学第一次在 403 室完成室完成 13、8 项实验内容，项实验内容， 后一半同学第一次在后一半同学第一次在 409 室完成室完成 1、48 项内容，一周后对调实验室项内容，一周后对调实验室）1、调整高度调节螺栓，使木支架平衡，康铜丝与桌面平行，距桌面 77mm。2、利用所给设备搭建一套干涉法测量康铜丝直径的装置，
6、看到干涉条纹后，请报告教师，确认干涉条纹的效果。要求：干涉条纹与劈尖顶端保持平行。本步本步骤骤的操作具有的操作具有较较大的挑大的挑战战性，性，请请静下心来静下心来认认真真调节调节。 。（1）观察 45mm 范围内的所有干涉条纹，简要描述在整个整个范围内干涉条纹的分布特点。（2）说明上述现象的原因。（3）为了提高测量康铜丝直径的精度，应测什么区域的条纹？3、测量康铜丝的直径 d（实验原理参考附录 1）（1）要求测量直径 d 的相对不确定度小于 1.0%，请设计实验方案。提示：参考一级实验单摆测重力加速度的设计方法，给出各参数的极限不确定度，说明用什么工具测量。（2）根据设计方案测量实验数据。（3
7、）计算康铜丝的直径 d。注意：注意：（1）读数显微镜较沉重，搬运时若有困难，请向老师求助，以免摔坏仪器；读数显微镜较沉重，搬运时若有困难，请向老师求助，以免摔坏仪器；（2）调节读数显微镜时要特别小心，避免碰触康铜丝；调节读数显微镜时要特别小心，避免碰触康铜丝；（3）钠灯不能频繁开关，关闭钠灯电源后要等 5 分钟才能再次点亮。4、测量康铜丝的杨氏模量 E1）设计实验方案，给出相关公式；2）根据设计方案操作实验，记录数据；3）求康铜丝的杨氏模量 E（合肥地区重力加速度） 。2/795. 9smg 5、按图 1 连接电路，建议分压 UAC取 0.30.5V（用 KEITHLEY 台式万用表监测，台式
8、万用表的操作说明见附录 2） ，以免康铜丝发热。6、用 KEITHLEY 台式万用表监测 Ug 。接通电路，待 Ug示数稳定后，分别朝康铜丝上的两个焊接点哈气，并观察桥电压 Ug的读数变化。1）描述哈气时读数的变化；2）上述现象由什么效应产生？7、确定康铜丝的泊松比1）设计实验方案，给出相关公式（忽略拉力对金属丝电阻率的影响） ；2）根据设计方案操作实验，记录数据；3）确定康铜丝的泊松比。注意：注意：（1）尽量减小焊接的导线对康铜丝的应力作用，以免影响测量；尽量减小焊接的导线对康铜丝的应力作用，以免影响测量；（2）接通开关后，仪器设备需要预热 10 分钟以使读数稳定；（3）加砝码时要轻，以免拉
9、断康铜丝；（4）每次加砝码后，等 1 分钟再读数，以使读数相对稳定；（5）本实验中即可视为电桥平衡。mVUg020. 08、整理仪器，将两端的高度调节螺栓调乱。附录附录 1：干涉法测细丝直径：干涉法测细丝直径参见右图，设劈尖长度为 l，康铜丝直径为 d。当单色光垂直照射劈尖时，会产生等厚干涉 现象，当扫描 n 条亮纹（或暗纹）时读数显微 镜移动 ln，则由几何关系有：nnllndlnld22附录附录 2：KEITHLEY 台式万用表的操作说明台式万用表的操作说明将表笔香蕉插头插入 1000V 电压输入端，开启左下角的电源按钮后，KEITHLEY 台式万用表通常就能正常工作，按几次“Digit”按钮，使测量精度切换到 0.001mV 即可。如果窗口未显示“mV DC”字样，请按照以下步骤操作：1、 按图 1 接好电路；2、 按“DCV”按钮以显示直流电压；3、 按“AUTO” 按钮自动选择量程；4、 若要测“V”直流信号，按“Digits”按钮，使测量精度切换到 0.001mV。
