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高中物理测量钢丝的杨氏模量课外实验,
高中物理测量钢丝的杨氏模量课外实验
仪器
在很多实验室里都有这个实验的固定设备,它由靠近天花板紧紧夹住的一对钢丝构成,一根上装有游标装置的主尺,另一根上装有游标尺,后者至少要加1kg的砝码,还需要一只螺旋测微器用来测量钢丝的直径(约0.5mm)。
实验原理
其中应力(胁强)是使物体形变的力的量度,应变(胁变)是由应力引起的形变的量度。
当线由于受力作用伸长时,用单位横截面积上受到的力来表示应力,用单位长度的长度的增加来表示应变,相应的系数叫杨氏模量E。因此
其中F是力,单位用N;A是横截面积,单位用m
2:L′是由应力引起的长度增量,单位用m;L是钢丝原来的长度,单位用m。
实验步骤
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往分开的两只夹子上悬吊两根钢丝(参看图7/3),安装要牢固。在适当的高度将一把标尺附装在一根钢丝上,在另一根钢丝上装上游标尺。在两根钢丝的下端安装悬挂砝码用的吊钩。往每根钢丝上加砝码,以拉直钢丝,记下游标尺的读数,并找出悬挂点到安装游标尺的点的长度。1kgf、1kgf地逐次增加砝码,并记下每次的游标读数──总数达9kgf就可以了。然后,1kgf、1kgf地卸下负荷,并记录相应的游标读数。
用螺旋测微器仔细地沿着钢丝在不同位置处测量其直径。
数据处理
把数据制表如下
[W是拉直钢丝所用到的砝码,当增加的负荷超过(W+9)kgf时,应将表格延长]。
钢丝的长度=_______m
螺旋测微器的零读数:_______m
钢丝的直径:
(i)_______m
(ii)_______m
(iii)_______m
(iV)_______m
平均值:_______m
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负荷(kgf)
游标的读数
平均
伸长(m)
添加负荷时
卸去负荷时
W
x0
W+1
x1
W+2
x2
W+3
x3
W+4
x4
W+5
x5
x5-x0
W+6
x6
x6-x1
W+7
x7
x7-x2
W+8
x8
x8-x3
W+9
x9
x9-x4
平均
如果我们从表的最后一栏得到对应5kgf的平均伸长,则
所算出的杨氏模量的单位为N/m
2。
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