《金属杨氏弹性模量的测量实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属杨氏弹性模量的测量实验报告（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金属杨氏弹性模量的测量实验报告金属杨氏弹性模量的测量实验报告篇一：金属材料杨氏模量的测定实验报告浙江中医药大学 学生物理实验报告 实验名称 金属材料杨氏模量的测定 学 院 信息(本文来自：WWW.xiaocaoFanwEn.cOM 小草范文网:金属杨氏弹性模量的测量实验报告)技术学院 专业 医学信息工程 班级一班报告人 学号 同组人学号 同组人 学号 同组人 学号 理论课任课教师 实验课指导教师实 验 日 期 XX年 3 月 2 日 报 告 日 期 XX 年 3 月 3 日 实 验 成 绩 批 改 日 期浙江中医药大学信息技术学院物理教研室篇二：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量实验报告示范实验名
2、称：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量一实验目的学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量；掌握光杠杆法测量微小变化量的原理；学习用逐差法处理数据。二实验原理长为 l，截面积为 S 的金属丝，在外力 F 的作用下伸长了?l,称 Y?丝直径为 d，即截面积 S?d2/4,则 Y?F/S为杨氏模量（如图 1） 。设钢?l/l4lF。 ?ld2伸长量?l 比较小不易测准，因此，利用光杠杆放大原理，设计装置去测伸长量?l（如图 2） 。由几何光学的原理可知，?l?8FlLbb。(n?n0)?n， ?Y?22L2L?db?n图 1 图 2 三主要仪器设备 杨氏模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分卡；游标卡尺；米尺；待
3、测钢丝；砝码；水准器等。四实验步骤1. 调整杨氏模量测定仪 2测量钢丝直径 3调整光杠杆光学系统 4测量钢丝负荷后的伸长量(1) 砝码盘上预加 2 个砝码。记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值 n0。(2) 依次增加 1 个砝码，记录相应的望远镜读数 n1。 ,n2，?,n7(3) 再加 1 个砝码，但不必读数，待稳定后，逐个取下砝码，记录相应的望远镜读数 n7。 ,n6，?,n1,n0(4) 计算同一负荷下两次标尺读数(ni和 ni)的平均值 ni?(ni?ni)/2。(5) 用隔项逐差法计算?n。5. 用钢卷尺单次测量标尺到平面镜距离 L 和钢丝长度；用压脚印法单次测量光杠杆后足到
4、两前足尖连线的垂直距离 b。6进行数据分析和不确定度评定，报道杨氏模量值。五数据记录及处理1多次测量钢丝直径 d表 1 用千分卡测量钢丝直径 d（仪器误差取0.004mm）钢丝直径 d 的：A 类不确定度 uA(d)?112(d?)?(di?)2/n?1) ?in(n?1)n?0.278?10?4/(6?1)?0.0024 mmB 类不确定度 uB(d)?0.004?0.0023mm总不确定度 uC(d)?22uA(d)?uB(d)?0.0034 mm相对不确定度 ur(d)?uC(d)0.0034?0.48% 0.710 测量结果?d?(0.710?0.004)mm?ur(d)?0.48%2
5、单次测量：用米尺单次测量钢丝长 l、平面镜与标尺间距 L，用游标卡尺测量光杠杆长 b（都取最小刻度作为仪器误差，单次测量把 B 类不确定度当作总不确定度处理）表 2 钢丝长 l、平面镜与标尺间距 L、测量光杠杆长b 单位：mm（计算方法：不确定度=仪器误差/）3光杠杆法测量钢丝微小伸长量“仪器误差” ，即 u(?n)?0.02/?0.012mm） 4计算杨氏模量并进行不确定度评定8FlL可得钢丝的杨氏模量的：?d2b?n8FlL8?4.00?9.8?663.0?10?3?907.5?10?3112.123?10 近真值 Y?=(N/m2) ?2?32?3?2?db?n3.14?0.710?10
6、?75.86?10?0.74?10由表 1、表 2、表 3 所得数据代入公式 Y?相对不确定度 ur(Y)?ur(l)2?ur(L)2?2ur(d)2?ur(b)2?ur(?n)2?0.000872?0.000642?(2?0.0048)2?0.000162?0.00162?0.98%总不确定度 uC(Y)?ur(Y)?Y?0.21?10(N/m2)11?Y?(2.12?0.21)?1011N/m2测量结果?ur(Y)?0.98%篇三：传统的杨氏弹性模量实验报告杨氏弹性模量的测定实验人：杨氏弹性模量是材料弹性性质的一个主要特征量.本实验通过对钢丝杨氏弹性模量的测量,学习一种测量长度微小变化的方
7、法:光杠杆镜尺法.目的1.测定金属丝的杨氏弹性模量.2.掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理,学会具体的测量方法. 3.学习处理实验数据的两种方法:图解法和逐差法. 原理1.金属丝受外拉力作用,会有伸长,且遵从虎克定律,有Y?mgLS?L其中,Y:杨氏弹性模量 mg:外力 S:金属丝横截面积 L:金属丝长度 L:金属丝伸长量标尺图 1.拉伸法测量杨氏弹性模量原理图2.光杠杆镜尺法测微原理 如图 1,该系统利用镜子放大微小变化,从而达到测微效果.结合虎克定律及光杠杆镜尺法,可得杨氏弹性模量为2LDg?mY?sk?l其中,L:金属丝原长 D:镜面到标尺的垂直距离 S:金属丝截面积 K:光杠杆前足
8、到两后足连线的垂直距离?m:单个砝码质量?l:加/减单个砝码时，标尺读数变化量LDgSK 均为常量,?m/?l 由图解法和逐差法求出 仪器杨氏模量测定仪(如图 M-4-3),调节方法如下:1.调节光杠杆与望远镜在同一高度,光杠杆镜面尽可能铅直.2.在望远镜外侧寻找光杠杆镜面上标尺的象(如看不到,应调节镜面方位和移动测定仪的位置)3.移动望远镜,使其缺口与准星大致对准标尺的像. 4.调节望远镜目镜,使观察到的十字叉丝清晰.5.调节望远镜调焦手轮,先观察到镜子，再观察到标尺，使观察到的标尺读数与十字叉丝均清晰而无视差.实验步骤1.调节测定仪,使支架铅直.2.在金属丝下端先挂一负载(如 2 千克),
9、使金属丝完全拉直,此负载为初始负载,不计入作用力内.3.用带有卡具的米尺量出金属丝长度 L.4.在不同位置，用螺旋测微计测 10 次金属丝直径 d,取平均值.5.安装光杠杆,调节望远镜,记录望远镜读数 x0,逐渐增加砝码到 90.500kg,每次增加 0.500kg,记录望远镜读数xi,再逐渐减少砝码,记录望远镜读数,则 xi=0.5(xi+ xi )6.用钢皮尺测量光杠杆镜面到标尺的距离 D7.用游标卡尺测量光杠杆前足到后两足连线的垂直长度 K.注意事项1.调节望远镜时,注意消除视差,即要求标尺读数相对十字叉丝无相对位移.2.实验前,望远镜中标尺读数应在 1020cm 之间. 3.在测量期间
10、切不可碰撞或移动仪器. 4.不可触摸光杠杆镜面.数据记录和处理 金属丝材料：钢5 块砝码质量：m=50.500kgL?L1?L2?88.0cmD?D1?D2?175.0cm K?7.280cmg=9.794m/s2最大仪器误差不确定度m：砝码，0.500kg，2gUm?5?2/3?6g L：米尺，分度1mmUL?0.2cm D：钢卷尺，分度 1mm，UD?0.4cm K：游标卡尺，分度 0.02mmUk?0.01cmvi220.0042)?()?0.003mm d：千分尺，分度0.004mm0.004mmUd?(n(n?1)li?5?li：米尺，分度 1mm0.1cmUl?(1.测定金属丝的直
11、径（mm）:0.1)2?( v2in(n?1)2?0.06cmd=(0.4930.003)mm(螺旋测微计标准仪器偏差为0.002mm) 2.测定钢丝的?m/?l 值:3.计算钢丝的杨氏弹性模量钢丝的杨氏弹性模量标准值：Y=2.001011N/m2 （1）用逐差法处理实验数据： 平均值 li?5?li?2.83cmm/l=5?0.500?0.883kg/cm=88.3kg/m 2.83钢丝的杨氏弹性模量为Y?2LDgm8?0.880?1.750?9.7942112?0.883?10?1.92?10N/m?42?2skl?(4.93?10)?7.28?102Ud2Um2Ul2UYUL2UD2UK
12、2UrY?()?()?()?()?()?()YLDKdml?3%UY?UrY?Y?0.05?1011N/m2则钢丝杨氏弹性模量 Y?(1.92?0.05)?1011N/m2,UrY?3%百分差 E0?Y?YY?100%?4%(1) 用图解法处理实验数据如图为 m-l 关系曲线，利用图线求出比值 m/l: 直线斜率为 m/l=0.879kg/cm 钢丝的杨氏弹性模量为 Y1=(8LDgm)/(d2Kl)=8?0.880?1.750?9.79420.87910 ?42?2?(4.93?10)?7.28?10=1.911011N/m2 百分差 E0?思考题1.作图法和逐差法处理实验数据各有什么特点?
13、答:作图法特点是简单,直观,明显表达实验数据间关系.作图法最常用的是作直线.逐差法的特点是可以充分利用实验数据,合理减小实验误差.但逐差法必须满足三个条件:两个变量间存在多项式函数关系;自变量成等差级数递增或递减;测得的数据为偶数组.2.请分析那些原因会造成 xi, xi 相差较大?答:可能的原因有:金属丝本身不直;杨氏弹性模量仪支柱不垂直,因而摩擦阻力较大;光杠杆尖角与金属丝相碰;测试时移动光杠杆等.3.实验中为什么用不同的长度测量仪器分别测量各量?答:由误差分析可知,各物理量的相对误差不一样,对误差项大的要选择较好的仪器, 对误差项小的要选择较一般的仪器,才能保证相对误差相近,以免做无谓的测量.Y?YY?100%?4%
