1、精選優質文檔-傾情為你奉上中國地質大學長城學院教案首頁教師姓名劉永剛所在教研室物理教研室審批周惟公課程名稱大學實驗物理計劃學時64已完成學時20授課時間大學二年級授課班級大學二年級所有理工科本次課章節及內容拉伸法測金屬絲楊氏模量教學目標：1.學會測量楊氏模量的一種方法（靜態法）； 2.掌握用光杠桿法測量微小長度變化的原理（放大法 ）；3.學習用逐差法處理實驗數據。教學重點：1.掌握用光杠桿法測量微小長度變化的原理（放大法 ）；2.學習用逐差法處理實驗數據。教學難點：1.掌握用光杠桿法測量微小長度變化的原理（放大法 ）2.三水平，三垂直的操作要領。教學過程設計（內容、時間、環節、方法、手段安排）

2、：一、檢查學生預習報告：內容是否完整，表格是否正確二、教師講述引述（5分鐘） 材料受力而發生形變，在彈性限度內，材料的強度與應變（相對移動）之比為一常數亦彈性模量，條形物體（鋼絲）沿縱向的彈性形變為楊氏模量，反映材料形變與內部受力關系的物理量，是工程上常用的常數。測量方法有拉伸法、梁的彎曲法、振動法等。實驗目的（5分鐘）1.學會測量楊氏模量的一種方法（靜態法）； 2.掌握用光杠桿法測量微小長度變化的原理（放大法 ）；3.學習用逐差法處理實驗數據。實驗儀器及用具介紹（5分鐘）介紹實驗儀器的結構原理、操作方法及使用時應注意的要點（邊講解邊操作）楊氏模量測定儀、金屬絲、水準泡、光杠桿、直尺望遠鏡組、

3、螺旋測微計、直尺、鋼卷尺實驗原理分析（30分鐘）1.理解楊氏模量 2.用光杠桿測微小長度實驗內容及步驟（15分鐘）1調節儀器裝置 2測量數據布置思考題三、學生操作，教師巡回輔導（120分鐘）四、檢查數據，教師簽字。中國地質大學長城學院教案正文教學目標教學內容教學方法時間/min0、實驗簡介材料受力而發生形變，在彈性限度內，材料的強度與應變（相對移動）之比為一常數亦彈性模量，條形物體（鋼絲）沿縱向的彈性形變為楊氏模量，反映材料形變與內部受力關系的物理量，是工程上常用的常數。測量方法有拉伸法、梁的彎曲法、振動法等。多媒體講述51、實驗目的1、學會測量楊氏模量的一種方法（靜態法）； 2、掌握用光杠桿

4、法測量微小長度變化的原理（放大法 ）；3、學習用逐差法處理實驗數據。多媒體講述52、實驗儀器楊氏模量測定儀、金屬絲、水準泡、光杠桿、直尺望遠鏡組、螺旋測微計、直尺、鋼卷尺同上3、實驗原理1、楊氏模量胡克定律：在彈性限度內，彈性體的應力與形變成正比，設長為l，設其長度為L，截面積為S,在受到沿長度方向的外力F的作用下伸長，則 （1）其中單位為(牛頓/平方米)。實驗證明，楊氏模量與外力、物體的長度和截面積的大小無關，只取決于被測物的材料特性，它是表征固體性質的一個物理量。設金屬絲的直徑為，則，楊氏模量可表示為： (2) 上式表明：長度為L、直徑為d、外力相同的條件下，楊氏模量大的金屬絲伸長量小，二

5、楊氏模量小的伸長大，因而楊氏模量表示材料抵抗外力的產生的伸長或收縮變形的能力。由（2）可知，測量楊氏模量時，伸長量較小時，不容易測量，因而楊氏模量裝置是圍繞測量而設計的。2、用光杠桿測微小長度金屬絲砝碼金屬絲夾圖1 光杠桿的測量原理光路圖微小長度測量，需要光杠桿與望遠鏡標尺組配合使用如上圖所示，從望遠鏡標尺R發出的物光經過遠處光杠桿的鏡面反射后到達望遠鏡，被觀察者在望遠鏡中看到。開始時，光杠桿的鏡面處于垂直狀態，從望遠鏡中看到的標尺上的刻度讀數為。實驗中如果光杠桿的前足固定，而后足的支撐點（金屬絲夾）有與外力砝碼作用向下改變了微小長度，則光杠桿就會改變一個角度,使鏡面偏轉角度，而鏡面上的反射光

6、會相應地改變的角度，此時觀察到的標尺的刻度變化到了的位置。根據上圖中的幾何關系可知 式中為光杠桿后足尖到兩前足尖連線的垂直距離，為光杠桿鏡面與直尺之間的距離。由于角很小，所以 ,消去,得 (3) 將（3）式代入（2）式得 (4)，為砝碼質量。其中，b為光杠桿臂長，為鋼絲的實際伸長量，d為金屬絲直徑，F為外加力，L為拉伸前金屬絲長度。共同分析設問引導創新培養多媒體板書講述304、實驗步驟1.調節儀器裝置1、將測定儀支架調成豎直；2、調整望遠鏡標尺及位置，調光杠桿及位置；3、從望遠鏡邊“外視”，在平面鏡尋找標尺的像；4、對準望遠鏡“內視”調出清晰的標尺像。2.測量數據1、儀器調好后，從望遠鏡中記下

7、此時十字叉絲橫線對準的標尺刻度。2、按順序逐個增加金屬絲下端砝碼（七個），即從320g到1920g，并逐次記下相應的十字叉絲對準的標尺刻度，再按相反順序減少砝碼，記錄相應的標尺刻度，用逐差法計算值。方法見數據記錄表內。3、用鋼卷尺一次性測量D和L（讀到0.1cm）；4、用游標卡尺一次性測量光杠桿臂長b；測量結束后將光杠桿拿下在一張紙上按下三足點測量后足點到兩前足點垂直距離。5、用螺旋測微計測量鋼絲直徑6次，求。共同分析設問引導創新培養多媒體板書講述105、實驗內容1、求出楊氏模量的完整表達式（ P=95.4%）2、實驗中的光杠桿的放大倍數是多少？3、還有什么其它的方法可以測量微小的變化量，如何

8、應用到本實驗中？多媒體板書56、注意事項1、調好實驗裝置記下初讀數后，在實驗過程中不可再移動實驗裝置，否則整個測量系統就被破壞，所測數據無效，實驗應從頭做起。2、增加砝碼時，砝碼的缺口槽要交錯放置。3、加減法碼時要輕拿輕放，并待穩定后再讀數；讀數時下壓放置望遠鏡的桌面。多媒體板書講述57、思考題1.為什么金屬絲的伸長量要用光杠桿測量，而b、L、D則用鋼卷尺測量（用誤差分析說明）？ 2.為什么用逐差法處理本實驗有關數據能減小測量的相對誤差？3.是否可用作圖法求楊氏模量，如果以應力為橫軸，應變為縱軸作圖，圖線應是什么形狀？4.光杠桿、望眼鏡和標尺所構成的光學系統已經調好后，為什么在實驗中就不能再移

9、動？5.材料相同，但粗細、長度不同的兩根鋼絲。他們的楊氏模量時候相同？6.如果金屬絲圓柱形活動夾和平臺圓孔間有摩擦力存在，對實驗結果將有何影響？實驗中如何減小這種影響？7.光杠桿測量微小長度變化量的原理是什么？有何優點？共同分析設問引導創新培養講述思考8、實驗操作望遠鏡組的調節（三水平，三垂直調節，光杠桿的位置調節）目鏡的調節物鏡調節檢查調節情況加減砝碼測量操作，數據檢查數據處理實驗小結應用實驗設計（課下）共同分析設問引導創新培養多媒體板書講述1209、數據記錄數據處理數據處理規范，表格完整，過程，單位明確。1數據測量記錄：單位：cmL= D= b= 測鋼絲直徑數據表（單位:mm） 螺旋測微計

10、零點= 序號123456=（mm）= 測加外力后標尺的讀數序號123456789100.001.002.003.004.005.006.007.008.009.00加砝碼時減砝碼時/=強調嚴謹檢查數據課下10、思考題1是否用作圖法求楊氏彈性模量，如果以應力為橫軸，應變為縱軸作圖，圖線應是什么形狀？2材料相同，但粗細長度不同的兩根鋼絲，它們的楊氏彈性模量是否相同。3光杠桿，望遠鏡和標尺所構成的光學系統已經調好后，為什么在實驗過程中就不可以移動？4本實驗中需要測量鋼絲原長L,鋼絲直徑d以及鋼絲伸長量L，同樣是測量的長度，實驗中確采用了米尺，千分尺以及光杠桿三種不同的儀器和方法，有的進行單次測量，有的卻要進行多次測量，試說明這樣處理的必要性。課下11、實驗小結實驗中出現的問題，解決的辦法，實驗結果誤差分析，