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拉伸法測金屬絲的楊氏模量
閱讀：5607 發(fā)布時間：2020-2-22材料在“彈性限度內(nèi)”，金屬絲單位截面積上的作用力F/S與它的相對形變量ΔL/L的比值稱為楊氏模量（Young‘s Modulus）。它是描述金屬材料抵抗形變能力的物理量，在工程上作為選擇材料的依據(jù)之一。
由于這個形變量一般很小，用通常的測長儀器難以測準，故本實驗采用光杠桿法。光杠桿原理已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于靈敏度高的儀器上（如沖擊電流計、光點式檢流計等）作為測量角度微小的改變量。
在數(shù)據(jù)處理上，本實驗采用逐差法，它是處理某些形變量的多次測量的有效方法。
實驗儀器：楊氏模量測定儀及砝碼、螺旋測微計、游標卡尺、卷尺
圖一
實驗原理：
如果在外力F作用下，原長L、截面積S的金屬絲在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生形變△L，則楊氏模量
可見測量的關(guān)鍵△L是。圖l是楊氏模量測定儀。圖中左邊稱為伸長儀，右邊稱為鏡尺組。被測金屬絲夾持在b、d之間。d是一個可在平臺B的中心圓孔內(nèi)上下移動的圓柱形的夾持件，其下端是施加外力的法碼P。在平臺上放置一個有三足尖的反射鏡M（光杠桿），它的后足尖位于夾持件d上，而前兩足尖置于平臺的溝槽內(nèi)。當勾碼上加減砝碼時，就可改變反射鏡的傾角。
如圖2所示，如果在測量前將反射鏡M的鏡面調(diào)成與望遠鏡垂直，即望遠鏡中能看到直尺
處的反射像；當加砝碼時，由于金屬絲被拉長，夾持
實驗步驟：
1.用水平儀把楊氏模量測定儀調(diào)成鉛直。
2.在試件下部掛上砝碼托，以便拉直試件。
3.將光杠桿放在小平臺上（前足尖置于溝槽內(nèi)，后足尖放在小圓柱體上，但不能觸碰試件），將望遠鏡調(diào)成大致與反射鏡面中心等高。
4.調(diào)整望遠鏡的目鏡，使能看清楚十字叉絲,轉(zhuǎn)動鏡筒使叉絲橫平豎直。
5.旋轉(zhuǎn)望遠鏡物鏡直至從望遠鏡中看清楚標尺刻度為止。為了調(diào)節(jié)方便，可將眼睛位于望遠鏡的上方，順著鏡筒的方向觀察，看反射鏡內(nèi)有無標尺的像。如沒有，可左右移動標尺組支架，直到出現(xiàn)標尺像。
6.調(diào)整反射鏡面的仰角，使其盡量鉛直并記下此時標尺的讀數(shù)
。
7.每一次加一個砝碼(2kg)，按表1記下相應(yīng)的標尺讀數(shù)
。再依次減一個砝碼并記下標尺讀數(shù)。
8.在金屬絲的不同位置測量直徑六次。
9.測金屬絲長度L、平面反射鏡前足尖與直尺間距離
及光杠桿桿長b各一次。其中b的測量可以這樣來做，在紙上壓出三足尖的位置，用作垂線的方法量出長度。
天津地區(qū)重力加速度的標準值g = 9.80101 m/s2