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1、实验实验4.2 静态拉伸法测材料的弹性模量静态拉伸法测材料的弹性模量引言弹性模量是工程材料的一个重要物理参数，它标志材料抵抗弹性形变的能力，在机械设计及材料的使用和研究时，是一个必须考虑的重要参数。本实验用静态拉伸法测量钢丝的弹性模量实验目的1.学习用拉伸法测量材料的弹性模量。2.了解光杠杆的结构原理，掌握使用方法。3.学习用EXCEL中的最小二乘法处理数据的方法。实验仪器测量杨氏模量专用装置一套，卷尺（3m，0.5mm）游标卡尺（13cm，0.02mm）千分尺（25mm，0.004mm）砝码（500g，8个）钢丝实验原理 测量原理在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，其比例系数称为弹性模量（
2、杨氏模量）记为E。F可从钢丝下挂的砝码的重量得出，L可从米尺得出，钢丝截面积A可用千分尺测算出钢丝直径后得出。钢丝伸长量采用光杠杆法来测量实验原理 w光杠杆的原理见下图。增（减）砝码时，金属丝将伸长（或缩短）L，光杠杆的后足尖也随着圆柱体C一道下降（或上升）L，而前面两足保持不动，于是主杆转过一角度，同时平面镜的法线也转过相同的角度。用望远镜T和标尺N测得角，设光杠杆后足到前两足连线的距离为l，可算出L实验内容1.调节镜系统(1)调整光杠杆和望远镜系统。要求放置平面镜支架的平台水平，平面镜垂直于水平面，望远镜水平地对准平面镜，标尺与望远镜垂直并与地面垂直。(2)调节等高。要求望远镜与平面镜在同
3、一水平高度上。另外，望远镜与标尺的零刻度线在同一水平高度上。(3)调节望远镜，使目镜内看到标尺成像清晰。实验内容2.观测伸长的变化将8个砝码全部放在钩码上逐次减0.5 kg的砝码，然后从望远镜中读出对应的标尺读数Si 共8次，然后逐次将砝码加回并记下对应的读数Si，取正、反两次标尺读数的平均值实验内容用卷尺测量平面镜到标尺之间的距离D，误差为1cm(UD)；用卷尺测量钢丝长度L，误差为0.5cm（UL)；用千分尺多次测量钢丝的直径d，误差为0.0004cm(Ud）；用游标卡尺（米尺达不到精确度）测量光杠杆臂长l，误差为0.02cm（Ul），（将平面镜支架的三个足尖按在一张平的纸上，留下三个点的
4、印记，用铅笔从后足尖点到前两足间的连线作一垂线，垂线长即为l）。数据处理 EXCEL作钢丝伸长与外力的关系曲线实验内容1.使用EXCEL给出X-m直线并求出直线斜率b以及斜率的不确定度Ub。2.计算弹性模量E。3.计算弹性模量E的相对不确定度，并给出E UE。实验分析1.实验数据处理过程中，如果发现数据点距离拟合直线比较远分析一下原因。2.实验中为什么可以使用Excel或者最小二乘法进行直线拟合。实验结论注意事项在镜尺系统调整符合要求后，整个实验过程中都要保证平面支架前两足和望远镜、标尺的位置不应有任何变动。尤其在加砝码和减砝码时，应轻放轻取，不应有撞击现象，不能让砝码挂钩发生扭摆和震动。否则须重新调整。在望远镜中读数时，要避免视差。当视线略作上下移动时，所看到标尺上的刻度线和叉丝之间应没有相对的变动。如有明显的视差，可调整目镜，同时眼睛不宜太靠近目镜，观测时间不能太久。注意保持钢丝的铅直状况，不能有弯曲；在增加砝码时钢丝两固定端不应发生下滑伸长的现象，利用备用丝测量钢丝直径。