大学物理实验《用伸长法测定金属丝的杨氏模量》

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摘要:实验九用伸长法测定金属丝的杨氏模量（以及对该实验改进方案的模型元件图）【实验目的】1.用伸长法测定金属丝的杨氏模量。2.学习光杠杆原理并掌握使用方法。3.练习用逐差法处理数据。【实验器材】杨氏模量测定仪，光杠杆，尺读望远镜，螺旋测微计，砝码，米尺。【实验原理】1．胡克定律及杨氏模量杨氏模量是由拉伸物体时的应力和应变的关系求得的常数。1808年由物理学家T.Young提案，因而得名杨氏模量。有一均匀的金属丝（或棒），长为L，横截面积为S，丝之一端固定，另一端施以拉力F，结果伸长了L。若用相对伸长L／L表示其形变，则根据虎克定律：在弹性限度内，胁变（指在外力作用下的相对伸长L/L）与胁强（单位面积上所受到的力）成正比，用公式表达为：L1F�LYS或YFLSL（1）式中Y为金属丝的杨氏模量，它表征材料的强度性质，只与材料的质料有关，而与材料的形状、大小无关。在数值上，Y等于相对伸长为1时的胁强，所以它的单位与胁强的单位相同。2．光杠杆镜尺法测量微小长度的变化在（1）式中，在外力F的拉伸下，钢丝的伸长量L是很小的量。用一般的长度测量仪器无法测量。在本实验中采用光杠杆镜尺法测量。如图1所示，光杠杆是一块平面镜直立的装在一个三足底板上。三个足尖f1，f2，f3构成一个等腰三角形。f1，f2为等腰三角形的底边。f3到这底边的垂直距离（即距离三角形底边上的高）记为b。如果f1，f2在一个平台上，而f3下降L，那么平面镜将绕f1，f2转动。如图2所示，初始时，平面镜处于垂直状态。标尺通过后，在望远镜中成像。则望远镜可以通过平面镜观察到标尺的平面镜反射图

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