光杠杆法测量金属丝杨氏模量的实验步骤:
1) 将拉力传感器信号线接入数字拉力计信号接口,用背光源接线连接数字拉力计背光源接口和标尺背光源电源插孔。
2) 打开数字拉力计电源开关,预热10min。背光源应被点亮,标尺刻度清晰可见。数字拉力计面板上显示此时加到金属丝上的力。
3) 旋松光杠杆动足上的锁紧螺钉,调节光杠杆动足至适当长度(以动足尖能尽量贴近但不贴靠到金属丝,同时两前足能置于台板上的同一凹槽中为宜),用三足尖在平板纸上压三个浅浅的痕迹,通过画细线的方式画出两前足连线的高(即光杠杆常数),然后用游标卡尺测量光杠杆常数的长度D,并将实验数据记入表 1。将光杠杆置于台板上,并使动足尖贴近金属丝,且动足尖应在金属丝正前方。
4) 旋转施力螺母,先使数字拉力计显示小于2.5kg,然后施力由小到大(避免回转),给金属丝施加一定的预拉力m0(3.00±0.02kg),将金属丝原本存在弯折的地方拉直。
5) 用钢卷尺测量金属丝的原长L,钢卷尺的始端放在金属丝上夹头的下表面,另一端对齐下夹头的上表面,将实验数据记入表 1。
6) 用钢卷尺测量反射镜中心到标尺的垂直距离H,钢卷尺的始端放在标尺板上表面,另一端对齐反射镜中心,将实验数据记入表 1。
7) 用螺旋测微器测量不同位置、不同方向的金属丝直径视值d视j(至少6处),注意测量前记下螺旋测微器的零差d0。将实验数据记入表 2中,计算直径视值的算术平均值,并根据计算金属丝的平均直径。
8) 将望远镜移近并正对实验架台板(望远镜前沿与平台板边缘的距离在0~30cm范围内均可)。调节望远镜使其正对反射镜中心,然后仔细调节反射镜的角度,直到从望远镜中能看到标尺背光源发出的明亮的光。
9) 调节目镜视度调节手轮,使得十字分划线清晰可见。调节调焦手轮,使得视野中标尺的像清晰可见。转动望远镜镜身,使分划线横线与标尺刻度线平行后再次调节调焦手轮,使得视野中标尺的像清晰可见。
10) 再次仔细调节反射镜的角度,使十字分划线横线对齐≤2.0cm的刻度线(避免实验做到最后超出标尺量程)。水平移动支架,使十字分划线纵线对齐标尺中心。
注:下面步骤中不能再调整望远镜,并尽量保证实验桌不要有震动,以保证望远镜稳定。加力和减力过程,施力螺母不能回旋。
11) 点击数字拉力计上的“清零”按钮,记录此时对齐十字分划线横线的刻度值x1。
12) 缓慢旋转施力螺母,逐渐增加金属丝的拉力,每隔1.00(±0.02)kg记录一次标尺的刻度xi+,加力至设置的最大值,数据记录后再加0.5kg左右(不超过1.0kg,且不记录数据)。然后反向旋转施力螺母至设置的最大值并记录数据,同样地,逐渐减小金属丝的拉力,每隔1.00(±0.02)kg记录一次标尺的刻度xi−,直到拉力为0.00(±0.02)kg。将以上数据记录于表 3中对应位置。
实验完成后,旋松施力螺母,使金属丝自由伸长,并关闭数字拉力计。
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