./實驗報告：楊氏模量的測定楊氏模量的測定〔伸長法[實驗目的]1.用伸長法測定金屬絲的楊氏模量2.學習光杠桿原理并掌握使用方法[實驗儀器]伸長儀；光桿桿；螺旋測微器；游標尺；鋼卷尺和米尺；望遠鏡〔附標尺.[實驗原理]物體在外力作用下或多或少都要發(fā)生形變,當形變不超過某一限度時,撤走外力之后形變能隨之消失,這種形變叫彈性形變,發(fā)生彈性形變時物體內部將產(chǎn)生恢復原狀的內應力.設有一截面為S,長度為的均勻棒狀〔或線狀材料,受拉力F拉伸時,伸長了,其單位面積截面所受到的拉力稱為脅強,而單位長度的伸長量稱為脅變.根據(jù)胡克定律,在彈性形變范圍內,棒狀〔或線狀固體脅變與它所受的脅強成正比：其比例系數(shù)取決于固體材料的性質,反應了材料形變和內應力之間的關系,稱為楊氏彈性模量.〔1圖光杠桿原理DbMΔAO右圖是光杠桿鏡測微小長度變化量的原理圖.左側曲尺狀物為光杠桿鏡,M是反射鏡,b為光杠桿鏡短臂的桿長,B為光桿桿平面鏡到尺的距離,當加減砝碼時,b邊的另一端則隨被測鋼絲的伸長、縮短而下降、上升,從而改變了M鏡法線的方向,使得鋼絲原長為時,從一個調節(jié)好的位于圖右側的望遠鏡看M鏡中標尺像的讀數(shù)為；而鋼絲受力伸長后,光杠桿鏡的位置變?yōu)樘摼€所示,此時從望遠鏡上看到的標尺像的讀數(shù)變?yōu)?這樣,鋼絲的微小伸長量,對應光杠桿鏡的角度變化量,而對應的光杠桿鏡中標尺讀數(shù)變化則為.由光路可逆可以得知,對光杠桿鏡的張角應為圖光杠桿原理DbMΔAO<1><2>將〔1式和<2>式聯(lián)列后得：<3>考慮到,所以：這種測量方法被稱為放大法.由于該方法具有性能穩(wěn)定、精度高,而且是線性放大等優(yōu)點,所以在設計各類測試儀器中有著廣泛的應用.[實驗內容]1.2kg砝碼盤掛在鋼絲下端鋼絲拉直,調節(jié)楊氏模量儀底盤下面的3個底腳螺絲,同時觀察放在平臺上的水準尺,直至中間平臺處于水平狀態(tài)為止.2.調節(jié)光杠桿鏡位置.將光桿鏡放在平臺上,兩前腳放在平臺橫槽內,后腳放在固定鋼絲下端圓柱形套管上〔注意一定要放在金屬套管的邊上,不能放在缺口的位置,并使光杠桿鏡鏡面基本垂直或稍有俯角,如圖所示.3.望遠鏡調節(jié).將望遠鏡置于距光桿鏡1m左右處,松開望遠鏡固定螺釘,上下移動使得望遠鏡和光杠桿鏡的鏡面基本等高.從望遠鏡筒上方沿鏡筒軸線瞄準光杠桿鏡面,移動望遠鏡固定架位置,直至可以看到光杠桿鏡中標尺的像.然后再從目鏡觀察,先調節(jié)目鏡使十字叉絲清晰,最后緩緩旋轉調焦手輪,使物鏡在鏡筒內伸縮,直至從望遠鏡里可以看到清晰的標尺刻度為止.4.觀測伸長變化.從不掛砝碼開始,一次按等時間間隔2min,遞加2kg砝碼,記下望遠鏡上看到的標尺像的讀數(shù)變?yōu)?直至10kg,緊接著再依次撤掉2kg砝碼,記下望遠鏡上看到的標尺像的讀數(shù)變?yōu)?這是鋼絲收縮過程中的讀數(shù)變化.注意：加、減砝碼時,應輕放輕拿,避免鋼絲產(chǎn)生較大幅度振動.加〔或減砝碼后,鋼絲會有一個伸縮的微振動,要等鋼絲漸趨平穩(wěn)后再讀數(shù).5.測量光杠桿鏡前后腳距離.把光杠桿鏡的三只腳在白紙上壓出凹痕,用尺畫出兩前腳的連線,再用游標卡尺量出后腳到該連線的垂直距離6.測量鋼絲直徑.用螺旋測微計在鋼絲的不同部位測6次,取其平均值.測量時每次都要注意記下數(shù)據(jù),螺旋測微計的零位誤差.7.測量光杠桿鏡鏡面到望遠鏡附標尺的距離.用鋼卷尺量出光杠桿鏡鏡面到望遠鏡附標尺的距離,測量1次.8.用米尺測量鋼絲原長,測量1次.[實驗數(shù)據(jù)]單位制：mm,零點讀數(shù)D0=0；0.90.001610100.099.099.540.50.560.5020.00072287.086.086.50.5003473.072.072.541.31.260.5020.00184660.257.959.10.5025846.444.045.239.50.2860.5010