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全国中学生物理竞赛复赛实验考查
实验三:测定金属的杨氏模量
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。二、实验仪器杨氏模量测量仪、光杠杆、镜尺组、钢卷尺、螺旋测微计、钢直尺、砝码三、实验原理
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L,则FEL;SL
式中的比例系数E称为杨氏模量,单位为Nm-2。设实验中所用钢丝直径为d,则
s

1d4
2
,将此公式代入上式整理以后得
E

4FLd2L
如上图所示:
ta
L,ta
2
,因为0,所以ta
,ta
22
b
D
即:2L
,所以:Lb

bD
2D
补充:统计误差(精度);系统误差(准度):测量值与真实值距离
实验六:测量空气中的声速
一、实验目的:1、了解超声压电换能器的结构和原理,进一步掌握信号源和示波器的使用;2、加深对驻波及波的振动合成理论的理解;3、学习用驻波法和相位比较法测试超声波在空气中的传播速度。二、实验仪器:THSS1型声速测试仪,低频信号发生器(带频率显示),示波器。
三、实验原理:vf
1驻波法(共振干涉法)测波速当换能器S1与S2的表面平行时,由换能器S1的震动产生的超声波在S1、S2两表面之间形成
驻波,如图所示。两相邻波节(或波腹)之间的距离是。2
由波动理论知,波腹处声压最大,转换后的电压信号也最
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强,在示波器上观察到的信号振幅达到极大。移动S2可在示波器上看到信号振幅由大到小呈周期性变化。因此,只要测出两相邻极大值时S2的位置值,就可测出声波的波长。即:
L
L
1L

,2L2
2相位比较法测波速
声波从声源经过传输媒质到达接收器,在发射波和接收波之间产生相位差,此相位差和角频
率ω、传播时间t、声速υ、距离L、波长λ之间有下列关系:
t2f
L2L,Lv
L
1L

,L
四、实验内容及步骤
一、驻波法(也称共振干涉法)
1首先将信号源输出端与换能器发射头S1连接,再将换能器接收头S2与示波器CH1通道连
接。
2然后移动S2,使S1与S2的间距大于3cm。分别打开示波器和信号源电源开关
3各仪器都正常工作以后,调整信号频率,对示波器的扫描时基TIMEDIV进行调节,使在
示波器上获得稳定的正弦波。
4微微改变S2的位置,使正弦波振幅达最大;调信号源“频率调节”钮,使正弦波r
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