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测量杨氏模量的方法

测量杨氏模量的方法

杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量,也叫拉伸模量。1807年由英国物理学家托马斯·杨所提出。当一条长度为L、截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL时,F/S叫应力,其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力;ΔL/L叫应变,其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量。

工具/原料 JC-1读数显微镜 待测金属片 砝码片若干

待测金属片支撑架 可挂砝码片的刀

方法/步骤 1

实验原理:宽度为b,厚度为a,有效长度为d的棒在相距dx的1O、2O两点上横断面,在棒弯曲前相互平行,弯曲后则成一小角度d,棒的下半部分呈拉伸状态,而上半部分呈压缩状态,棒的中间有薄层虽然弯曲但长度不变。现在来计算一下与中间层相距为y,厚度为dy,形变前长为dx的一段,弯曲后伸长了yd,由胡克定律可计算它所到的拉力dF。

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1.用支架支撑好金属片,并在有效长度的中点上挂上带有挂砝码的刀口(一定得确保刀口挂在中心位置处)。

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2.调节好读数显微镜的目镜,判断标准是调好的目镜可以清晰地看到分划板和十字叉丝。并把它支撑好,调节好物镜与刀口上基线的距离,使得能够从读数显微镜清晰看到基线的像。转动读数显微镜上的鼓轮使得基线的像与十字刻度吻合,记下初始值.

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3.逐次增加砝码(每次增加砝码的重量m要相同以便用逐差法来处理实验数据)记下每次对应的读数显微镜的读数,增加次数要成对,至少增加6次。

4.重复第三步骤5次。

5.测量待测金属片的有效长度、厚度、宽度,各6次。

6.用逐差法求解出每增加3m.所对应的金属片在纵向伸长量Z。并代入杨氏模量

计算表达式求出待测金属片的杨氏模量,与公认值进行比较,求出它们之间的百分误差。

7.实验数据经老师检查合格后,整理仪器,填写登记卡和仪器使用记录,带走垃圾。

END

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