高中物理测量钢丝的杨氏模量课外实验

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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m²：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
www.350xue.com        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／m²。

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