(10.2.7)--实验16+拉伸法测杨氏模量-预习报告模板.doc

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大学物理实验报告

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实验题目拉伸法测杨氏模量班级姓名学号

日期2017年月日实验室任课教师签字报告成绩

【实验目的】

学习利用光杠杆测定长度量微小变化的方法；

了解线状材料杨氏模量的计算方法；

学会使用最小二乘法和逐差法处理实验数据；

学会使用不确定度分析误差。

请课前阅读教材或其他资料回答以下问题

【预习问题】（不需要写出答案，课堂上教师会提问，回答正确才能开始实验）

1.什么是材料的杨氏模量？

2.要计算杨氏模量，需要测量哪些物理量？

3.不同长度的物理量应怎样选择测量工具？

4.钢丝的微小形变可以用哪些方法测量？

5.光杠杆的原理是什么？

6.光杠杆后足转动θ角，反射光线转动多少？

7.通过光杠杆，钢丝形变被放大了多少倍？

8.使用望远镜最终要看到的是什么？

9.标尺的像到望远镜的距离和平面镜到望远镜的距离有什么关系？

10.为什么增加、减少砝码都要进行读数？

11.平面镜后足到前足连线的距离怎样测量？

12.钢丝直径应测量哪个地方？螺旋测微器的零点误差怎样读取并消除？

13.各测量工具的极限误差分别是多少？

14.不确定度分析中应怎样表示结果？

（实验过程完成以下问题）

15.望远镜目镜的作用是什么？应怎样调节？

16.光学望远镜的调节分几个步骤？

17.怎样调节望远镜、平面镜等高且在一条水平线上？

18.使用望远镜观察，怎样才能迅速的找到平面镜？参照物怎样选择？如有激光器，怎样辅助调节？

【实验原理】

1、杨氏模量的定义及计算公式是什么？

2、画出光杠杆的光路图，并写出光杠杆放大倍数的推导过程。

3、测量各种长度时应选择的测量工具分别是什么？请一一列出，并注明该工具的最小分度值。

【实验仪器】（阅读教材或其他资料尽量写出所有用到的仪器）

【注意事项】

1、实验过程中仪器一经调好并开始测量，即不得再碰仪器，以免影响测量。

2、增加减砝码时要轻拿轻放，缺口交叉放置，避免晃动，防止砝码重心不稳掉落，并且待稳定后再读数。

3、必须调节好望远镜，消除视差，否则会影响读数的精度。

4、望远镜目镜物镜的调节旋钮应轻轻旋转。

4、实验过程中注意保护光杠杆，应用绳子固定在支架上，以免掉落摔坏。

【实验内容】

1、熟悉仪器，明确各部分名称、作用，熟悉各种基本测量工具；

2、调节支架、望远镜，使在望远镜目镜中能看到标尺的像；

3、增减砝码，观察并记录标尺刻度的变化，熟悉后进行测量，记录不同砝码数量对应的16组读数；

4、测量钢丝直径6次，测量光杠杆后足到前足连线的垂直距离、钢丝长度、望远镜与光杠杆距离各1次；

【实验数据处理】

实验数据处理

D=L=l=

表1钢丝直径

次数

零点误差

1

2

3

4

5

6

平均值

直径d

（注：表格内应填测量时的直读值，计算平均值时应考虑零点误差，填入修正后的结果）

表2钢丝形变的测量

次数

(kg)

(cm)

(cm)

平均值(cm)

(cm)

1

0.00

2

1.00

3

2.00

4

3.00

5

4.00

6

5.00

7

6.00

8

7.00

的平均值：=

二、杨氏模量的计算

上步中计算得到的是悬挂个1kg砝码产生的平均形变量，所以对应的拉力。

将各物理量的平均值代入

（写清代入数据过程，单位，注意结果保留的有效数字的位数。）

三、不确定度的分析

直接测量的物理量Δx；d；D；l；L的误差必然会引起杨氏模量E的误差。实验中要求计算直接测量量的标准偏差，再运用误差传递公式计算杨氏模量的标准偏差，写出最后结果E±σE。

1、直接测量量不确定的计算

①单次测量的物理量D、l、L

根据使用的测量工具，上述物理量对应的极限误差分别为：

；；；

计算不确定度（结果可以多保留2位有效数字，写清单位，）：

②间接测量量d，Δx

d(测量次数为6，设计表格如下)，

i

d/mm

/mm

/mm

1

2

3

4

5

6

Δx（等效测量次数为4，参照上表自行设计表格，画在下面），

由于公式是乘除关系，所以先算相对不确定度，再根据E相对不确定度。