实验内容

说明：所有数据单位均为厘米克秒制，数据记入附表中。

1. 使用游标卡尺测量待测材料的厚度h宽度a，各测3次取平均值，注意测量时应取材料的不同位置进行测量；

2. 使用天平测量砝码盘以及砝码的质量，砝码盘的质量测量三次取平均，五个砝码的质量各自测量一次然后取平均值作为砝码的平均质量；

3. 将梁的弯曲实验仪调整水平，将待测材料安放在仪器刀口上，套上金属框架并使其刀刃恰好在仪器刀口中间，框架的下面挂上砝码盘，调整两个刀口之间的距离并使两侧刻度尺上的数值相等，记录梁的有效长度l；

4. 在砝码盘上放置5个砝码，放置砝码时要使每个砝码的开口方向应交堆叠，以防止砝码盘倾斜以致翻倒；

5. 调整好内径百分表的零点并安装到支架上，使其活动测头之与材料恰好接触，此时内径百分表应指向零点，将砝码逐个取下，观察内径百分表的示数变化是否均匀，再将砝码逐个加到砝码盘上，此时内径百分表应重新指向零点，差值不应超过3个最小刻度。如果不符合要求，重新调整；

6. 记录内径百分表的初始值及此时的悬挂质量（砝码和砝码盘的质量之和）； 7. 从砝码盘上取下一个砝码，记录此时的悬挂质量和内径百分表的示数。注意在取下砝码时，要保持砝码盘平衡，不要让砝码盘歪斜或者摆动；

8. 重复步骤7直到所有砝码均从托盘上取下；

9. 将砝码再逐个加到托盘上，记录每次内径百分表的示数及悬挂质量。注意保持砝码盘平衡，不要让砝码盘倾斜或者摆动；

10. 当5个砝码全部加入到砝码盘后，内径百分表应重新指向零点位置，如果示数偏离零点较大（超出3个最小刻度），则此次测量过程不可靠，按步骤5—9重新进行测量。

表一：梁弯曲法测杨氏模量数据表（cm-g-s）

梁长度l 托盘质量m0 悬挂砝码个数 5 4 3 2 1 0

悬挂质量 52

梁平均厚度h 砝码平均质量m1 内径百分表示数 挠度 梁宽度a 重力加速度 相邻挠度的差值 1 2 3 4 5 数据处理

1. 使用逐差法求挠度?及杨氏模量

上述测量过程中共从内径百分表上读取了11个数值，将相邻数值逐个相减并取绝对值得到10个相邻挠度的差值，取平均得到单个砝码质量对应的挠度值，按（7—1）式计算结果及不确定度，并表示成标准形式。

2. 用作图法求杨氏模量

根据7—1式可知，弯梁下悬挂的质量与对应的挠度具有如下的线性关系： 4gah3E m??l3 （7－2）

使用坐标纸，以?为横坐标，以m为纵坐标，按照增加砝码或者减少砝码的5组数据作m~?图，图形应为一直线，从图上任取两点（?1,m1）、（?2,m2）（距离应大一些）按照两点式计算直线的斜率：

k?m2?m1

?2??1 （7－3）

根据（7—2）式得

4gah3E k?l3

所以

kl3 E?4gah3 （7－4）

将按（7—4）式计算的结果与按（7—1）式计算的结果相比较，如果差距较大，请分析出现问题的原因。 思考题

1. 本实验测定E的公式要保证哪些实验条件？

2. 如果使用读数显微镜测量挠度，应该如何安装，测量时需要注意什么？ 3. 以下情况是随机误差还是系统误差？

(1) 砝码盘不在梁的中间 (2) 两刀口不平行 (3) 砝码不准 (4) 梁的厚度和宽窄不均

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