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

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

-----------------------------------------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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