楊氏模量測定儀、光杠桿、尺讀望遠鏡、螺旋測微器（25mm、0.01mm）、直尺及鋼卷尺【實驗儀器及裝置】第1頁/共13頁第一頁，共14頁。【實驗原理】1、靜態法測楊氏模量一根均勻的金屬絲或棒，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。根據胡克定律可知，在材料彈性范圍內，其相對伸長量(應變)與外力造成的單位面積上受力F/S(應力)成正比，兩者的比值

稱為該金屬絲的彈性模量，也稱楊氏模量，它的單位為(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。第2頁/共13頁第二頁，共14頁。

設金屬絲的直徑為，則，楊氏模量可表示為：在長度、直徑和外力相同的情況下，楊氏模量大的金屬絲的伸長量較小，而一般金屬材料的楊氏模量均達到的數量級，所以當的比值不太大時，絕對伸長量就很小，用通常的測量儀（游標卡尺、螺旋測微器等）就難以測量。實驗中可采用光學放大法將微小長度轉換成其他量測量，用一種專門設計的測量裝置——光杠桿來進行測量。第3頁/共13頁第三頁，共14頁。2、用光杠桿測微小長度微小長度測量，需要光杠桿與尺讀望遠鏡配合使用如圖所示，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R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M到達M’的位置，而鏡面上的反射光會相應地改變的角度，此時觀察到的標尺R的刻度變化到了的位置。根據圖10-6中的幾何關系可知第4頁/共13頁第四頁，共14頁。式中為光杠桿后足尖到兩前足尖連線之間的距離，為光杠桿鏡面與直尺之間的距離。由于角很小，，，所以,消去,得所以：，為砝碼質量。

第5頁/共13頁第五頁，共14頁。【實驗內容及要求】一、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。二、測量數據1、儀器調好后，從望遠鏡中記下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），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3、用鋼卷尺一次性測量D和L（讀到0.1cm）；第6頁/共13頁第六頁，共14頁。4、用直尺測量光杠桿臂長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。第7頁/共13頁第七頁，共14頁。【數據記錄及處理】表一望遠鏡標尺讀數記錄與處理（單個砝碼質量）砝碼個數cm

cm01234567望遠鏡標尺誤差限第8頁/共13頁第八頁，共14頁。表二各單次測量數據記錄與儀器誤差被測量不確定度（儀器誤差）第9頁/共13頁第九頁，共14頁。表三鋼絲直徑數據記錄與處理

次數項目123456直接讀數

修正后值（取四位有效數字）（千分尺零點讀數：__mm）第10頁/共13頁第十頁，共14頁。【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。【思考題】1、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？2、光杠桿測量微小長度變化量的原理是什么？有何優點？3、本實驗中，那個量的測量誤差對測量結果的不確定度影響較大？第11頁/共13頁第十一頁，共14頁。謝謝觀看！第12頁/共13頁第十二頁，共14頁。感謝您的觀看。第13頁/共13頁第十三頁，共14頁。內容總結楊氏模量測定儀、光杠桿、尺讀望遠鏡、螺旋測微器（25mm、0.01mm）、直尺及鋼卷尺。楊氏模量測定儀、光杠桿、尺讀望遠鏡、螺旋測微器（25mm、0.01mm）、直尺及鋼卷尺。實驗中可采用光學放大法