我物理杨氏模量实验报告算出来是1.38e9怎么回事？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-05-09 14:12 标签： 杨氏模量
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杨氏模量测定及误差计算
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深圳市速普仪器有限公司. All Rights Reserved.Origin软件在杨氏模量实验数据处理中的应用_Office办公助手
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分别采用逐差法及Origin软件处理了杨氏模量实验数据，验证了Origin软件在处理线性拟合问题具有精确、高效等优点。说明Origin软件是实验数据处理的一种有效工具，值得进一步推广应用。
杨氏模量是表征固体力学性质的重要物理量，是工程技术中常用的重要参数。由于材料形变在物性研究和工程应用中的重要性，杨氏模量测定成为工科大学普通物理实验的重要内容之一。目前测定杨氏模量的方法主要有拉伸法、干涉条纹法、动态法等多种方法，涉及力学、光学等领域。随着科学技术的进步，新的测量方法不断涌现，测量的精度也越来越高。
根据我们实际的教学经验，在实验中要想测定精确的杨氏模量常数，除了选择了比较精确的测量方法，另一个重要的环节是实验数据处理。不恰当的数据处理方法往往很大程度影响了实验结果的精度。
针对这种现象，本文通过对比传统的逐差法和Origin软件的自动拟合方法，验证了后者是一种准确而高效的数据处理方法，有助于进一步充实大学物理实验教学的内容环节。
在实验数据处理方法中，拟合直线最常用的方法是逐差法和最小二乘法，而大学物理实验中普遍使用逐差法处理数据，这种方法的优点是充分利用了测量数据，具有对数据取平均值的效果。但是解决线性拟合问题的一种更严格、准确的方法是最小二乘法。关于它的应用在我们大学物理实验中还很少。通过上面实验数据的处理，我们看到Origin数据处理软件可以很快捷地实现最小二乘法线性拟合的运算，并且特别适用于数据量较大的实验，可以快捷地得到拟合曲线。因此，我们相信Origin软件可以作为一个有效的数学工具在大学物理实验中发挥重要的作用。
本文主要对比了逐差法和Origin软件自动拟合方法处理杨氏模量实验数据。结果发现Origin软件在处理大学物理实验数据时具有准确、高效的优点，而且还可以直观地展现实验数据处理结果，从而更好地达到启发学生的效果。另外，Origin软件本身突破了传统的手动数据处理模式，更适合于处理和操控大量数据信息，有利于办公自动化的不断成熟和发展。
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深圳大学_大学物理实验c_杨氏模量的测量.doc 7页
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深圳大学_大学物理实验c_杨氏模量的测量
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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（一）
实验名称：
指导教师：
实验时间：
提交时间：
一、实验目的
1. 掌握用拉伸法测定金属丝的杨氏模量；
2. 学会用光杠杆测量长度的微小变化
3. 学会用逐差法处理数据。
1. 胡克定律和杨氏弹性模量
当固体受外力作用时，它的体积和形状将要发生变化，这种变化，称为形变。物体的形变可分为弹性形变和塑性形变。固体材料的弹性形变又可分为纵向、切变、扭转、弯曲。当外力不太大时，物体的形变与外力成正比，且外力停止作用物体立即恢复原来的形状和体积，这种形变称弹性形变。当外力较大时，物体的形变与外力不成比例，且当外力停止作用后，物体形变不能完全消失，这种形变称为范性形变。范性形变的产生，是由于物体形变而产生的内应力（大小等于单位面积上的作用力）超过了物体的弹性限度（屈服极限）的缘故。如果再继续增大外力，当物体内产生的内应力超过物体的强度极限时，物体便被破坏了。胡克定律：在物体的弹性限度内，胁强于胁变成正比，其比例系数称为杨氏模量（记为E）。在数值上等于产生单位胁变时的胁强。它的单位是与胁强的单位相同。其中：单位面积上所受到的力称为协强，协变是指在外力作用下的相对形变，它反映了物体形变的大小。杨氏模量来描述材料抵抗纵向弹性形变的能力。
胡克定律指出，在弹性限度内，弹性体的应力和应变成正比。设有一根长为L，横截面积为S的钢丝，在外力F作用下伸长了，则
式中的比例系数E称为杨氏模量，单位为N·m－2。设实验中所用钢丝直径为d，则，将此公式代入上式整理以后得
上式表明，对于长度L，直径d和所加外力F相同的情况下，杨氏模量E大的金属丝的伸长量小。因而，杨氏模量是表征固体材料性质的一个重要的物理量，是工程设计上选用材料时常需涉及的重要参数之一，一般只与材料的性质和温度有关，与外力及物体的几何形状无关。对一定材料而言，E是一个常数，它仅与材料的结构、化学成分及其加工制造的方法有关。杨氏模量的大小标志了材料的刚性。
为能测出金属丝的杨氏模量 E ，必须准确测出上式中右边各量。其中 L、d、F 都可用一般方法测得，唯有 ΔL 是一个微小的变化量，用一般量具难以测准，为了测量细钢丝的微小长度变化，实验中使用了光杠杆放大法间接测量。利用光杠杆不仅可以测量微小长度变化，也可测量微小角度变化和形状变化。由于光杠杆放大法具有稳定性好、简单便宜、受环境干扰小等特点，在许多生产和科研领域得到广泛应用。
2、光杠杆和镜尺系统是测量微小长度变化的装置
光杠杆结构如图5-1(a) 所示，它实际上是附有三个尖足的平面镜。三个尖足的边线为一等腰三角形。前两足刀口与平面镜在同一平面内（平面镜俯仰方位可调），后足在前两足刀口的中垂线上。镜尺系统由一把竖立的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成。镜尺系统和光杠杆组成如图5-2(b) 所示的测量系统。
光杠杆示意图
( b ) 光杠杆示意图
将光杠杆和镜尺系统按图5-1(b) 安装好，并按仪器调节步骤调节好全部装置之后，就会在望远镜中看到由镜面 M 反射的直尺（标尺）的像。标尺是一般的米尺，但中间刻度为0。其光路部分如图5-2 。图中 表示钢丝处于伸直情况下，光杠杆小镜的位置。从望远镜的目镜中可以看见水平叉丝对准标尺的某一刻度线
，当在钩码上增加砝码（第 i 块）时，因钢丝伸长致使置于钢丝下端附着在平台上的光杠杆后足 P 跟随下降到 P’，PP’ 即为钢丝的伸长
，于是平面镜的法线方向转过
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