【实验内容与步骤】
(1)调节杨氏模量仪底脚螺丝J,观察放在平台上的水准尺,直至中间平台处于水平状态,如图2-3所示。
(2)调节光杠杆G 位置。将光杠杆镜放在C 平台上,两前足尖放在平台横槽内,后足尖放在固定钢丝下端圆柱形套管B上,并使光杠杆镜镜面基本垂直,如图2-4所示。
(3)望远镜调节。将望远镜置于距光杠杆镜约1.5m 左右处,并与镜面基本等高。从望远镜筒上方沿镜筒轴线瞄准光杠杆镜面,移动望远镜位置,直至镜中看到标尺。然后再从目镜观察,先调节目镜使十字叉丝清晰,最后缓缓旋转调焦手轮,使物镜在镜筒内伸缩,直至看到清晰的标尺刻度为止,如图2-5所示。

图2-4 光杠杆镜放置平台上

图2-5 目镜中清晰的标尺刻度像
(4)观测伸长变化。用1kg砝码挂在金属丝下端,使金属丝位置拉直,并以此时的读数作为开始拉伸的基数n0,此时钢丝受力M0g,然后每加上1kg砝码,读取一次数据,得n0、n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7,这是增加拉力过程。紧接着再每次撤掉1kg砝码,读取一次数据,得n'7、n'6、n'5、n'4、n'3、n'2、n'1、n'0,这是减力过程。加(或减)砝码后,钢丝会有一个伸缩的微振动,要等钢丝渐趋平稳后再读。数据记录见表2-1。
(5)测量光杠杆常数b,作单次测量,估计不确定度。把光杠杆镜的三只足尖在白纸上压出凹痕,用尺画出两个前足尖的连线,再用游标卡尺量出后足尖到该连线距离。
(用最小分度为0.5mm 的小钢尺测量行否?有效位数够吗?)
(6)测量钢丝直径d,用螺旋测微器在钢丝的不同部位测6次,数据记录见表2-2。
(7)用钢卷尺量出光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离D,作单次测量,估计不确定度。
(从镜面到标尺,这两头各应从何算起?如何估算上述不确定度?)
(8)用钢卷尺测量钢丝原长L0(L ≈L0),作测单次测量,估计不确定度。
(测量的起讫点各在哪里?如何估算不确定度?)
注意事项:钢丝的两端A、B 一定要夹紧,避免砝码加重后拉脱而砸坏实验装置。在测量金属丝伸长变化的整个过程中,不能移动望远镜及其安放的桌子,否则重新开始测量。被测金属丝一定要保持平直,以免将金属丝拉直的过程误测为伸长量,导致测量结果错误。