杨氏模量测定

实验六杨氏模量的测定注：阴影部分不在报告上呈现，只向学生提出书写内容和具体要求。非阴影部分可直接照抄或自答。[实验目的]：1.学习用拉伸法测量金属丝的弹性模量。2.学习用显微镜和CCD成像显示系统测量微小长度变化的方法。3.学习用逐差法处理实验数据。[实验原理]：1.关于杨氏模量：什么是杨氏模量，它描述了材料的什么性质？粗细均匀的金属丝原长为L，横截面积为S，沿长度方向施加压力F后，其长度改变量为ΔL，则金属丝单位面积上受到的垂直作用力F/S称为正应力，金属丝的相对伸长量ΔL/L称为线应变。根据胡克定律可知，物体的正应力与线应变成正比，即LLESF则:LLSFE//比例系数E即为杨氏弹性模量。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。2.实验方法及理论依据：本实验采用等量增减砝码，改变对钢丝拉伸力，测得钢丝在不同拉力作用下长度的变化量，从而计算出钢丝的杨氏模量。采用显微镜结合CCD成像显示系统测量长度的微小变化。3.数据处理过程中采用的什么方法计算长度变化量ΔL，这种方法处理数据有什么特点？4.本实验的注意事项：（1）实验系统调好后，一旦开始测量，在实验过程中绝对不能对系统的任一部分进行任何调整。否则，所有数据将重新再测。（2）加减砝码时，要轻拿轻放，并使系统稳定后才能读取刻度尺刻度。（3）注意保护CCD监视器和显微镜，不能用手触摸镜面，防止震动。（4）用CCD摄像机时CCD不可正对太阳光、激光和其他强光源，CCD的12V直流电源不要随意用其他电线代替，不要使CCD视线输出短路，防止震动、跌落。（5）注意维护金属丝平直，以保持他在实验中能够处于垂直状态（砝码托盘预先放置一个质量为1kg的砝码）。（6）实验完成后，应将所加砝码取下，防止钢丝疲劳。[实验仪器]：YMC-2型CCD杨氏模量测定仪（一套），钢卷尺，螺旋测微计，水平器等[实验步骤]:一、调整仪器1.调节光学平台上水平；把钢丝安装在上下夹头之间；将一个质量为1kg的砝码放到砝码盘上以拉直钢丝。2.显微镜调节：将显微镜组插入磁力滑座内，旋转目镜，用眼睛观察到清晰的十字叉丝像；调整磁力滑座高低位置，再沿导轨前后移动滑座，能够看到下夹头数字分划板的像；再调整横、纵向及垂直微调，使十字像与数字分划板的十字线完全重合。3.将CCD成像系统与显微镜筒连接，仔细调整CCD位置及镜头光圈和焦距，直到在监视器上观察到清晰的两个分划板像中心重合。二、用伸长法测杨氏模量采用等增量测量法1.用钢卷尺或米尺测出钢丝原长（两夹头之间部分）L。2.在钢丝上选不同部位及方向，用螺旋测微计测出其直径d，重复测量五次。3.在砝码托盘上逐次加0.25k，读出十字分划板相对于数字分划板移动的刻度，数字分划板每个刻度为0.05mm,记下对应的读数为il（i=1、2、3……）；再将所加砝码逐个减去，记下对应的读数il（i=1、2、3……）。其中2)(iilll是il和il的平均数。[数据表格]:金属丝的原长L=测钢丝直径数据表单位：mm次数12345平均值d直径di千分尺的零差ε0=d=d-ε=悬挂不同砝码后标尺的读数单位：mm砝码的质量（0.25kg）标尺读数（×0.05mm）1×2×3×4×5×6×7×8×ilil2)(iilll用逐差法计算出每增加四个砝码（1kg）的钢丝长度变化量△L单位：mm序号i1234平均L)(4iiillL