实验3 用拉伸法测量金属丝的杨氏模量.docx
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实验3用拉伸法测量金属丝的杨氏模量
实验3用拉伸法测量金属丝的杨氏模量
一、填空题
1.杨氏模量的计算式
中，L表示、b表示。
参考答案：
钢丝原长光杠杆前后脚距离
分值：
2分
难度系数：
2
2.在测定杨氏模量的实验中，为了测量钢丝的微小伸长量，采用了方法；为了消除读数过程造成的系统误差，采用方法。
参考答案：
光放大对称测量
分值：
2分
难度系数：
3
3.在拉伸法测定杨氏模量的实验中，为了消除读数过程造成的系统误差，采用方法；为减少数据处理过程造成的系统误差，采用了方法。
参考答案：
对称测量逐差法
分值：
2分
难度系数：
3
4.杨氏模量装置水平调节过程中，如发现水平泡偏向一边，则这边（填“偏高”或“偏低”）。
参考答案：
偏高
分值：
2分
难度系数：
3
5.拉伸法测量杨氏模量实验中，增荷减荷的含义是，这样做的目的是。
参考答案：
依次增加减少钢丝负重消除系统误差。
分值：
2分
难度系数：
3
6．拉伸法测量杨氏模量实验中，螺旋测微器通常进行零点修正，它指的是。
参考答案：
记录螺旋测微器的初读数
分值：
2分
难度系数：
3
7.拉伸法测量杨氏模量实验中，写出下列仪器的误差限：
盒尺Δ仪=，50分度游标卡尺Δ仪=。
参考答案：
0.5mm0.002mm
分值：
2分
难度系数：
2
8.拉伸法测量杨氏模量实验中，盒尺测量钢丝原长L为56.43cm.则结果的正确表示为。
参考答案：
L=564.3±0.5mm
分值：
2分
难度系数：
3
9．在拉伸法测量金属丝的杨氏模量时某同学利用分度值为0.01mm的千分尺测量钢丝直径d为0.750mm，0.775mm，0.762mm，试写出测量结果的正确表示_________。
参考答案：
d=0.762±0.009mm
分值：
2分
难度系数：
3
10.在光杠杆放大法测量钢丝的微小伸长量
时，测量公式为
，
表
示_____________________，b表示。
参考答案：
标尺上像距离的变化光杠杆前后脚距离
分值：
2分
难度系数：
2
二、选择题
1.下列哪个因素的误差对于测量结果杨氏模量的影响最大。
（）
A.钢丝直径d；B.钢丝原长b；C.光杠杆前后脚距离D；D.标尺上像的移动距离Δx。
参考答案：
D
分值：
3
难度系数：
3
2．在测杨氏模量实验中，当负荷按比例增加或减少，读出相应的标尺数据时，发现标尺读数的增量面的不按比例增减，相差较大，可能的原因。
（）
A．起初砝码太轻，尚未将金属丝完全拉直；
B．金属丝锈蚀，粗细不均匀使金属丝产生剩余形变；
C．光杠杆后足位置安放不当，与平台有摩擦；
D．杨氏模量仪支柱未调整铅直，造成钢丝一端的夹头不能在平台圆孔中上下自由滑动。
参考答案：
D
分值：
3
难度系数：
3
3.对于一定温度下金属的杨氏模量，下列说法正确的是：
（）
A．只与材料的物理性质有关而与与材料的大小及形状无关；
B．与材料的大小有关，而与形状无关；
C．与材料的形状有关，而与大小无关；
D．与材料的形状有关，与大小也有关；
参考答案：
A
分值：
3
难度系数：
3
4.用光杠杆测微小长度的变化，从望远镜视场中看到的标尺像是（）
A.缩小的倒立实像；B.放大的倒立虚像；
C.缩小的正立虚像；D.放大的正立实像。
参考答案：
B
分值：
3
难度系数：
3
5.在弹性模量测定实验中，通常先预加1Kg砝码，其目的是（）
A．消除摩擦力B.使系统稳定，底座水平
C.拉直金属丝，避免将拉直过程当为伸长过程进行测量
D.减小初读数，消除零误差
参考答案：
C
分值：
3
难度系数：
3
6.杨氏模量实验中，下面说法不正确的是（）。
A.逐差法处理数据，数据必须是偶数个；B.钢丝伸长量转化为尺子读数改变量的测量；
C.钢丝原长的测量对杨氏模量影响最大；D.有的钢丝弯曲，可预加几个砝码使其伸直。
参考答案：
C
分值：
3
难度系数：
3
7.拉伸法测量杨氏模量实验中，钢丝的粗细对于测量结果的影响是（）。
A．偏大；B.偏小；C.无影响；D.无法确定。
参考答案：
C
分值：
3
难度系数：
3
三、简答题
1.杨氏模量的计算式
中，各物理量表示什么？
参考答案：
E—表示测量的杨氏模量；D—表示标尺到平面反光镜的距离；L—表示钢丝原长；m—表示加在钢丝上的负荷砝码的质量；g—当地重力加速度；d—钢丝的直径；b—光杠杆前后脚的距离，
—表示钢丝加负荷后标尺上像读数的变化。
分值：
7分
难度系数：
3
2.简述光杠杆放大原理
参考答案：
光杠杆是用来测量微小长度变化的工具。
其通过改变物体长度发生变化ΔL，带动光杠杆后底角发生变化，使光杠杆平面镜发生转动θ角，导致入射到平面镜后再反射到望远镜筒中的反射光线发生移动2θ，物体的像位置发生随之移动Δx,则
其中b为管杠杆前后脚距离，D为平面反光镜到标尺的距离。
分值：
8分
难度系数：
3
3.简述欲通过望远镜筒观察到清晰的标尺上像的调节过程。
参考答案：
1.杨氏模量测定仪仪器调整
（1）调节仪器水平；
（2）调节光杠杆平台与固定钢丝的圆柱体上表面处于同一水平面。
调节平面镜与平台垂直；
2.望远镜镜筒的调节
（1）调节望远镜与反射镜等高共轴；
（2）轻移望远镜，通过望远镜外部准线看反光镜可以到标尺的像；
（3）调节目镜，看到清晰叉丝的像；
（4）调焦望远镜，看到反光镜，轻轻的左右移动望远镜尺组和竖直微调旋钮，通过望远镜看到完整反光镜；
（5）调焦望远镜，看到标尺的像。
分值：
7分
难度系数：
4
4.“用拉伸法测量金属丝的杨氏模量”实验中通常采用逐差法处理数据，求
，在什么条件下能用这种方法处理数据？
说明用逐差法求
的优点。
参考答案：
如果在实验处理数据时，如自变量为等间距变化，且两物理量之间存在线性关系，可用逐差法处理实验数据---------------------------------4分
逐差法的优点是充分利用数据，保持多次测量的优点，减少测量误差，测量结果更具有可行度。
----------------------------------8分
分值：
8分
难度系数：
3
5.光杠杆有什么优点，怎样提高光杠杆测量的灵敏度?
参考答案：
优点是：
可以测量微小长度变化量。
提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b，可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为2D/b。
分值：
6分
难度系数：
4
6.何谓视差，怎样判断与消除视差?
参考答案：
眼睛对着目镜上、下移动，若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移，这种现象叫视差，细调调焦手轮可消除视差。
分值：
6分
难度系数:
3
四、计算题
1．某同学利用光杠杆
，测量微小长度是得到如下数据试写出实验结果的正确表示。
其中：
b=6.712±0.002cm,D=132.29±0.04cm.,Δx=1.04±0.01cm.
解：
-----------------4分
利用间接测量结果的不确定度表示公式：
-----------------------------6分
=0.0096
-----------------------------9分
--------------------10分
分值：
10分
难度系数：
4
2.拉伸法测量钢丝杨氏模量实验中，利用下面数据给出杨氏模量
的正确表示测得结果如下：
钢丝直径d=0.454±0.004mm；光杠杆足长b=54.60±0.02mm；金属丝原长L=612.4±0.5mm；镜尺距离D=1624.4±0.5mm,负荷1kg的标尺读数差为
=1.00±0.03cm.
参考答案：
杨氏模量
---4分
利用间接测量结果不确定度表示得到杨氏模量的表达式为：
得到
------------------------------------------8分
则
-----------------------------------------10分
分值：
10
难度系数：
5
五、操作题
1.在杨氏模量实验中，求出
，依次增加到5个砝码，利用逐差法计算。
操作考试分为操作过程（15分），操作现象（15分），数据记录与处理（8分），仪器摆放与整理（2分）四部分组成。
具体如下：
（一）操作过程（15分）
（1）操作过程正确（10-15分）
（2）操作过程基本真确（6-10分）
（3）操作过程错误较多（6分以下）
（二）操作现象（15分）
（1）操作现象明显（10-15分）
（2）操作现象基本明显（6-10分）
（3）操作现象不明显（6分以下）
（三）数据记录与处理（8分）
（1）数据记录与处理正确（7-8分）
（2）数据记录与处理基本正确（4-6分）
（3）数据记录与处理问题较多（4分以下）
（四）仪器摆放与整理（2分）
（1）仪器摆放与整理整齐（2分）
（2）仪器摆放基本整齐（1分）
（3）仪器没有整理（0分）
注：
询问一次，5扣分。
分值：
40分
难度系数：
4
2.在杨氏模量实验中，分别测量出钢丝的直径3次，求出其平均值，调节望远镜看到标尺的像。
操作考试分为操作过程（15分），操作现象（15分），数据记录与处理（8分），仪器摆放与整理（2分）四部分组成。
具体如下：
（一）操作过程（15分）
（1）操作过程正确（10-15分）
（2）操作过程基本真确（6-10分）
（3）操作过程错误较多（6分以下）
（二）操作现象（15分）
（1）操作现象明显（10-15分）
（2）操作现象基本明显（6-10分）
（3）操作现象不明显（6分以下）
（三）数据记录与处理（8分）
（1）数据记录与处理正确（7-8分）
（2）数据记录与处理基本正确（4-6分）
（3）数据记录与处理问题较多（4分以下）
（四）仪器摆放与整理（2分）
（1）仪器摆放与整理整齐（2分）
（2）仪器摆放基本整齐（1分）
（3）仪器没有整理（0分）
注：
询问一次，5扣分。
分值：
40分
难度系数：
4
题目3：
在杨氏模量的实验中，求出
，依次增加到3个砝码，在依次减少3个，利用逐差法计算。
操作考试分为操作过程（15分），操作现象（15分），数据记录与处理（8分），仪器摆放与整理（2分）四部分组成。
具体如下：
（一）操作过程（15分）
（1）操作过程正确（10-15分）
（2）操作过程基本真确（6-10分）
（3）操作过程错误较多（6分以下）
（二）操作现象（15分）
（1）操作现象明显（10-15分）
（2）操作现象基本明显（6-10分）
（3）操作现象不明显（6分以下）
（三）数据记录与处理（8分）
（1）数据记录与处理正确（7-8分）
（2）数据记录与处理基本正确（4-6分）
（3）数据记录与处理问题较多（4分以下）
（四）仪器摆放与整理（2分）
（1）仪器摆放与整理整齐（2分）
（2）仪器摆放基本整齐（1分）
（3）仪器没有整理（0分）
注：
询问一次，5扣分。
分值：
40分
难度系数：
4
4.在杨氏模量实验中，分别测量出光杠杆前后脚距离3次，求出其平均值，调节望远镜看到标尺的像。
操作考试分为操作过程（15分），操作现象（15分），数据记录与处理（8分），仪器摆放与整理（2分）四部分组成。
具体如下：
（一）操作过程（15分）
（1）操作过程正确（10-15分）
（2）操作过程基本真确（6-10分）
（3）操作过程错误较多（6分以下）
（二）操作现象（15分）
（1）操作现象明显（10-15分）
（2）操作现象基本明显（6-10分）
（3）操作现象不明显（6分以下）
（三）数据记录与处理（8分）
（1）数据记录与处理正确（7-8分）
（2）数据记录与处理基本正确（4-6分）
（3）数据记录与处理问题较多（4分以下）
（四）仪器摆放与整理（2分）
（1）仪器摆放与整理整齐（2分）
（2）仪器摆放基本整齐（1分）
（3）仪器没有整理（0分）
注：
询问一次，5扣分。
分值：
40分
难度系数：
4
（注：
素材和资料部分来自网络，供参考。
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