用静态拉伸法测材料的弹性模量
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实验目的
1)学习用拉伸法测量材料弹性模量
2)了解光杠杆结构及利用光杠杆测量微小长度变化量的原理,掌握使用方法
3)掌握各种测量长度量具的正确使用方法及仪器误差
4)学习用逐差法处理实验数据
5)学习直接测量量和间接测量量不确定度的计算,学习正确表示测量结果
实验仪器
弹性模量仪(包括实验架、望远镜、数字拉力计等)、千分尺(25mm,0.1mm)、游标卡尺(13cm,0.02mm)、钢卷尺(3m,1mm)、钢丝
实验原理
1.测量原理
物体受力将发生形变,当外力去掉后能恢复原状的物体就是弹性体,相应形变称为弹性形变。实验结果表明,在弹性限度内,应力和相关应变成正比,这就是胡克定律
对于长度为L的细长物体,其均匀截面积为A,沿长度方向受拉力F作用时伸长为ΔL,根据胡克定律有 ,式中,F/A为作用在单位面积上的力,称为应力;ΔL/L为单位长度上的形变称为应变;比例系数E称为材料的弹性模量,单位是N/m^2。对钢材而言,拉伸和压缩时弹性模量相同。由 可得
若施加拉力为F=mg,对于直径为d的钢丝,其弹性模量可写成●
2.用光杠杆方法测量钢丝伸长量ΔL的原理
光杠杆放大原理:利用光的反射放大微小位移
3.常用长度测量量具的原理与使用
实验步骤
1.实验仪器调节
(1)调节实验架
1)将光杠杆动足尖自由地放置在下夹头上表面
2)连接电源
3)旋转施力螺母
(2)调节望远镜
1)粗调望远镜
2)细调望远镜
2.实验测量
1)用钢卷尺测量钢丝原长L
2)用千分尺测量钢丝直径d
3)测量标尺刻度x和拉力m
4)实验完成后,旋松施力螺母,关闭数字拉力计