大学物理-实验篇——用拉伸法测定金属丝的杨氏(弹性)模量（胡克定律、杨氏模量、平面反射镜、三角函数、螺旋测微器）

目录

预备知识

力学：胡克定律（Hooke's law）

材料力学：杨氏模量

光学：平面反射镜

 数学：三角函数

螺旋测微器

实验目的 

实验仪器

实验原理 

1.拉伸法测杨氏弹性模量

2.光杠杆放大法测量微小伸长量

3.杨氏模量

实验步骤

1.测量金属丝直径d

2.调整支架位置，调节底座水平

3.放置光杠杆镜架，调节镜面竖直

4.调整镜尺组，直到清晰看到标尺

5.增减砝码，记录望远镜内刻度读数

6.测量刻度尺到反射镜间距D

7.测量光杠杆转动半径 l

8.测量金属丝的长度L

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预备知识

第一个预备知识是中学就学习过的胡克定律，简单看一下公式

力学：胡克定律（Hooke's law）

• 弹性限度内
• 抵抗力
• 形变方向相反

材料力学：杨氏模量

第二个是材料力学的：杨氏模量Young's modulus（1807) （拉伸模量）

• 描述固体材料抵抗形变能力的物理量
• 外力作用下材料产生弹性形变/塑性形变
• 弹性形变下应变（形变）程度与外力成正比
• 以单位面积上承受的力表示，单位为
• 杨氏模量的大小标志了材料的刚性
• 测量：动态法/静态法

光学：平面反射镜

• 直线传播
• 反射角=入射角
• 光路可逆
• 镜面转动角度vs出射光线转动角度

 数学：三角函数

螺旋测微器

螺旋测微器的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上；

可动刻度 E、旋钮微调旋钮D'是与测微螺杆 F 连在一起的，通过精密螺纹套在B上。

1. 解除锁定
2. 使用前，判断零误差
3. 转动开口，略大于待测物
4. 慢速转动D'，直到听到"喀喀"的声音
5. 锁定读数，杆上和螺旋读数
6. 解锁松开，取下待测物
7. 锁定 收回盒中

螺旋测微器的读数方法： 

1.读出固定套筒上露出的刻线尺寸，一定要注意不能遗漏应读出的0.5mm刻线值。

2、读出微分筒上的尺寸，要看清微分筒圆周上哪一格与固定套筒的中线基准对齐，将格数乘0.01mm既得微分筒上的尺寸。

3、将上面的两个读数相加，即为螺旋测微器（千分尺）上测得尺寸。 

实验目的 

1. 学习用拉伸法测杨氏模量的方法；
2. 学习光杠杆放大法测微小长度变化的原理和方法；
3. 掌握千分尺、望远镜的使用方法；
4. 学习用逐差法处理数据；
5. 学习正确选择测量仪器，从而体会误差理论对实验的指导意义。

实验仪器

1. 杨氏模量测定仪
2. 光杠杆
3. 砝码
4. 望远镜尺组
5. 螺旋测微器
6. 卷尺

实