大学物理杨氏模量实验报告思考题

篇一：大物仿真实验报告---金属杨氏模量的测定

大物仿真实验报告

金属杨氏模量的测定

化工12

一、 实验目的

1、掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理和方法 2、学会使用逐差法处理数据

二、 实验原理

人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。于是提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变ΔL/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）之比的概念。在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即

（1）

E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。杨氏模量的大小标志了材料的刚性。

通过式（1），在样品截面积S上的作用应力为F，测量引起的相对伸长量ΔL/L，即可计算出材料的杨氏模量E。因一般伸长量ΔL很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL。光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图1。当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图2所示。当θ很小时，

南昌大学物理实验报告

课程名称： 大学物理实验

实验名称： 金属丝杨氏模量的测定

学院： 机电工程学院 专业班级： 能源与动力工程152

学生姓名： 王启威 学号： 5902615035

实验地点： 106 座位号：

实验时间： 第九周 星期一 下午4点开始

一、实验目的： 1.学会测量杨氏模量的一种方法，掌握“光杠杆镜”测量微小长度变化的原理. 2.学会用“对称测量”消除系统误差. 3.学会如何依实际情况对各个测量量进行误差估算. 4.练习用逐差法、作图法处理数据. 二、实验原理： 物体在外力作用下或多或少都要发生形变，当形变不超过某一限度时，撤走外力之后形变能随之消失，这种形变叫弹性形变，发生弹性形变时物体内部将产生恢复原状的内应力。 设有一截面为S，长度为L的均匀棒状（或线状）

得分 教师签名 批改日期

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称： 大学物理实验（1）

实验名称： 杨氏模量的测量

学院：

专业： 班级：

组号： 指导教师：

报告人： 学号：

实验时间： 年 月 日 星期

实验地点

实验报告提交时间：

一、实验目的 二、实验原理： \\ 三、实验仪器： 四、实验内容和步骤： 五、数据记录： 组号： ；姓名 1、 金属丝长度：L =

用列表法处理杨氏模量的测量数据

i Mi 望 远 镜 读 数 差值 ?n V2i Vi 增砝码 减砝码 平均值?V2i(g)?n i(cm)(cm)(cm2) (cm2)ni(cm) ni(cm) ni(cm) (cm) 0 n5?n0 1 500 = 2 1000 n6?n1 3 1500 = 4 2000 n7?n2 5 2500 = 6 3000 n8?n3 7 3500 = 8 4000 n9?n4 9 4500 = 测量结果的计算及不确定度的计算过程（公式——代入数据——计算结果） *注意有效数字的计算 N?cm u(N)?1(n?1)V212i?4Vi? D?D测?D0?mm u22a(D)?mm ub(D)?mm u2b(D)?mm2 u(D)?u22a(D)?ub(D)?mm 1

E?8MgLR?DbN?**N/m22 u(L)?0.3cm u(R)?0.5cm u(b)?0.5mm u(E)u(L)2u(R)22E?(L)?(u(D)2u(N)2u(M)2u(b)2R)?(

光杠杆法测定杨氏模量实验报告

杨氏弹性模量测定实验报告

一、摘要

弹性模量是描述材料形变与应力关系的重要特征量，是工程技术中常用的一个参数。在实验室施加的外力使材料产生的变形相当微小，难以用肉眼观察，同时过大的载荷又会使得材料发生塑形变形，所以要通过将微小变形放大的方法来测量。本实验通过光杠杆将外力产生的微小位移放大，从而测量出杨氏弹性模量，具有较高的可操作性。

二、实验仪器

弹性模量测定仪（包括：细钢丝、光杠杆、望远镜、标尺和拉力测量装置）；钢卷尺、螺旋测微器、游标卡尺。

三、实验原理

（1）杨氏弹性模量定义式

任何固体在外力作用下都要发生形变，最简单的形变就是物体受外力拉伸（或压缩）时发生的伸长（或缩短）形变。设金属丝的长度为L，截面积为S，一端固定，一端在伸长方向上受力为F，伸长为△L。

定义：

ε 物体的相对伸长

L

为应变， L

F

为应力。 S

物体单位面积上的作用力σ

根据胡克定律，在物体的弹性限度内，物体的应力与应变成正比，即

F L E SL

则有：

E

FL

S L

式中的比例系数E称为杨氏弹性模量（简称弹性模量）。

实验证明：弹性模量E与外力F、物体长度L以及截面积的大小均无关，而只取决定于物体的材料本身的性质。它是表征固体性质的一个物理量。

对于直径为D的圆柱

大学物理实验报告答案报 答 大全（实验数据及思考题答案全包括）全 括

伏安法测电阻

实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。

(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。

实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 测量次数 1 2 3 U/V 1

U

根据欧姆定律， R = ，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是

用霍耳法测螺线管的磁场

[思考题] 一、填空题

1、霍耳效应是由于在磁场是受到力的作用而产生的。霍耳电压的大小与和成正比，霍耳电场方向为的方向。

2、实验公式B＝式中各符号代表的物理意义是：B为；VH为；KH为；I为，又称为。

3、用霍耳效应测量螺线管的磁感应强度，为了减少或消除各种副效应带来的误差，通常采用的方法是改变和中的电流，保持和中的电流，用四次测量霍耳电压的之平均值，做为被测霍耳电压的平均值。

4、如果霍耳元件中的灵敏度KH已知，利用VH＝KH·I·B来测定未知磁场B，在确定的和条件下，实际测出的P、S两端的电压V，不仅包括还应包括。 5、在霍耳元件测磁场中，改变控制电流I的方向时要扳动；改变磁场方向时要扳动，测量霍耳电压，电位差计调RX总不能使检流计光标指零时要扳动，线路没有其它问题。 二、选择题

1、利用霍耳效应测量磁感强度，这种实验方法属于（） A、比较法；B、模拟法；C、转换测量法；D、放大法。

2、霍耳电压的计算公式VH＝KH·I·B要求霍耳元件平面必须与被测磁场垂直，否则测出的VH将（）

A、 变大；B、变小；C、不变；D、不定。

3、在测量霍耳电压中，假定已测过V1（＋I，＋B）后，测V2（－I，＋B）要改变霍耳元件中

实验1 拉伸法测量杨氏模量

杨氏弹性模量(以下简称杨氏模量)是表征固体材料性质的重要的力学参量，它反映材料弹性形变的难易程度，在机械设计及材料性能研究中有着广泛的应用。其测量方法有静态拉伸法、悬臂梁法、简支梁法、共振法、脉冲波传输法，后两种方法测量精度较高；本实验采用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量，因涉及多个长度量的测量，需要研究不同测量对象如何选择不同的测量仪器。

【实验目的】

1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。 2. 掌握钢卷尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用。 3. 学习用逐差法和作图法处理数据。 4. 掌握不确定度的评定方法。

【仪器用具】

杨氏模量测量仪（包括砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、钢卷尺、读数显微镜

【实验原理】

1. 杨氏模量的定义

本实验讨论最简单的形变——拉伸形变，即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用后的

F?L伸长或缩短。按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力与应变成正比。

SL设有一根原长为l，横截面积为S的金属丝（或金属棒），在外力F的作用下伸长了?L，则根据胡克定律有

FS?E(?LL) （1-1）

式中的比例系数E称为杨氏模量，单位为Pa（或N·

大学物理实验思考题答案大全

实验一霍尔效应及其应用

【预习思考题】

1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。

2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？

以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。

3．本实验为什么要用3个换向开关？

为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。

【分析讨论题】

1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？

若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。

2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？

误差来源有：测量工作电流的电流表

金属线胀系数的测定

1.为什么要在温度和千分表稳定的时候读数？

测定固体的线性膨胀系数时，温度会逐渐上升，并超越你设定的温度值，再继续等待，温度会降低，直至温度稳定至千分表10秒钟不转动一格，再读数，能减小系统误差。

2.隔热棒的作用是什么？与被测物接触的一端为什么是尖的？

隔热和力的传递作用,做成尖的，接触面积最小民间小样品与千分表的热传递。隔热和力的传递作用。一端是尖的，是减少样品与测量设备(千分尺)的热传递,保证千分尺测试到的就是样品的受热伸长量.

3.为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线？

只有受力在同一直线，千分表才能测出样品的真实伸长量，否则只是伸长量的分量。

4.两根材料相同，粗细、长度不同的金属棒，在同样的温度变化范围内，他们的线膨胀系数是否相同？

线膨胀系数是材料的属性，只要是同一材料就一样。

落球法液体粘滞系数测量

1.斯托克斯公式的应用条件是什么?本实验是怎样去满足这些条件的?又如何进行修正的?

无限宽广的液体，无涡流，液体静止，小球刚性，表面光滑，恒温条件，无初速

度下落，匀速过程满足该公式；

本实验采用刚性小球，使小球的半径远小于液面，体积可忽略不计，放入小球时尽量轻来满足公式适用条件；

修正：d/2R。前乘修正系数2.4；d/2h前乘修