1．掌握螺旋测微器的使用方法。 2．学会用光杠杆测量微小伸长量。
3．学会用拉伸法测金属丝的杨氏模量的方法。 【实验仪器】
近距转镜杨氏模量仪，钢卷尺，螺旋测微器，钢直尺。
【实验原理】
1、胡克定律和杨氏弹性模量
固体在外力作用下将发生形变，如果外力撤去后相应的形变消失，这种形变称为弹性形变。如果外力后仍有残余形变，这种形变称为塑性形变。 应力：单位面积上所受到的力（F/S ）。
应变：是指在外力作用下的相对形变（相对伸长∆L/L ）它反映了物体形变的大小。
用公式表达为：24F L FL
Y S L d L π=⋅=
∆∆ (1)
2、光杠杆镜尺法测量微小长度的变化
在（1）式中，在外力的F 的拉伸下，钢丝的伸长量∆L 是很小的量。用一般的长度测量仪器无法测量。在本实验中采用光杠杆镜尺法。
光杠杆法主要是利用平面镜转动，将微小角位移放大成较大的线位移后进行测量。仪器利用光杠杆组件实现放大测量功能。光杠杆组件包括：反射镜、与反射镜连动的动足、标尺等组成。其放大原理如图 1所示。 图 1 光杠杆放大原理图
开始时，望远镜对齐反射镜中心位置，反射镜法线与水平方向成一夹角，在望远镜中恰能看到标尺刻度1x 的像。动足足尖放置在夹紧金属丝的夹头的表面上，当金属丝受力后，产生微小伸长ΔL ，与反射镜连动的动足尖下降，从而带动反射镜转动相应的角度θ，根据光的反射定律可知，在出射光线（即进入望远镜的光线）不变的情况下，入射光线转动了2θ，此时望远镜中看到标尺刻度为2x 。
房屋公园实验中b L ∆，所以θ甚至2 θ会很小。从图 1的几何关系中可以看出，2 θ很小时有：
L b θ∆≈∙，2x H θ∆≈∙ （2）
崩解剂故有： 2H
x L b
∆=⋅∆ （3）
其中2H/b 称作光杠杆的放大倍数，H 是反射镜中心与标尺的垂直距离。仪器中H>>b ，这样一来，便能把一微小位移ΔL 放大成较大的容易测量的位移Δx 。将式（3）代入式（1）得到：
2
81
FLH Y d b x
π=⋅∆ （4） 如此，可以通过测量式（4）右边的各参量得到被测金属丝的杨氏模量，式（4）中各物理量的单位取国际单位（SI 制）。
【实验内容及步骤】
1. 打开数字拉力计电源开关，预热10min 。按下背光源开光，背光源应被点亮，标尺刻度清晰可见。数字拉力计面板上显示此时加到金属丝上的力。旋松光杠杆动足上的锁紧螺钉，调节光杠杆动足至适当长度（以动足尖能尽量贴近但不贴靠到金属丝，同时两前足能置于台板上的同一凹槽中为宜），用三足尖在平板纸上压三个浅浅的痕迹，通过画细线的方式画出两前足连线的高（即光杠杆常数），测量光杠杆常数的长度b ，并将实验数据记入表 1。将光杠杆置于台板上，并使动足尖贴近金属丝。
少女初体验2. 旋转施力螺母，先使数字拉力计显示小于2.5kg ，然后施力由小到大（避免回转），给金属丝施加一定的预拉力m 0（
3.00±0.02kg ），将金属丝原本存在弯折的地方拉直。用钢卷尺测量金属丝的原长L ，钢卷尺的始端放在发光标尺下表面，另一端对齐动块上表面，在钢卷尺读数的基础上需加校正误差16mm ，将实验数据记入表 1。
黄家传菜3. 用钢卷尺测量反射镜中心到标尺的垂直距离H ，钢卷尺的始端放在标尺板上表面，另一端对齐反射镜中心，将实验数据记入表 1。
4.
用螺旋测微器测量不同位置、不同方向的金属丝直径视值d 视i ，注意
测量前记下螺旋测微器的零差0d 。将实验数据记入表 2中，计算直径视值的算术平均值
d 视，并根据0d d d =-视计算金属丝的平均直径。
5. 将望远镜移近并正对实验架台板（望远镜前沿与平台板边缘的距离在0~30cm 范围内均可）。调节望远镜使其正对反射镜中心，然后仔细调节反射镜的角度，直到从望远镜中能看到标尺背光源发出的明亮的光。
6. 调节目镜视度调节手轮，使得十字分划线清晰可见。调节调焦手轮，使得视野中标尺的像清晰可见。
转动望远镜镜身，使分划线横线与标尺刻度线平行后再次调节调焦手轮，使得视野中标尺的像清晰可见。
7. 再次仔细调节反射镜的角度，使十字分划线横线对齐≤2.0cm 的刻度线（避免实验做到最后超出标尺量程）。水平移动支架，使十字分划线纵线对齐标尺中心。
注：下面步骤中不能再调整望远镜，并尽量保证实验桌不要有震动，以保证望远镜稳定。加力和减力过程，施力螺母不能回旋。 8.
记录对齐十字分划线横线的刻度值1x ，（此时金属丝拉力1m 为（3.00
±0.02kg ））。
9. 缓慢旋转施力螺母，逐渐增加金属丝的拉力，每隔1.00（±0.02）kg 记录一次标尺的刻度i x +，加力至10.00kg ，数据记录后再加0.5kg 左右（不超过1.0kg ，且不记录数据）。然后反向旋转施力螺母至10.00kg 并
记录数据，同样地，逐渐减小金属丝的拉力，每隔 1.00（±0.02）kg 记录一次标尺的刻度i x -，直到拉力为3.00（±0.02）kg 。将以上数据记录于表3中对应位置。 10. 实验完成后，旋松施力螺母，使金属丝自由伸长，并关闭数字拉力计。
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【实验注意事项】
1、该实验是测量微小量，实验时应避免实验台震动。
2、加力勿超过实验规定的最大加力值。
3、严禁改变限位螺母位置，避免最大拉力限制功能失效。
4、光学零件表面应使用软毛刷、镜头纸擦拭，切勿用手指触摸。
5、光学零件属易碎件，请勿用硬物触碰或从高处跌落。
6、严禁使用望远镜观察强光源，如太阳等，避免人眼灼伤。
7、实验完毕后，应旋松施力螺母，使金属丝自由伸长，并关闭数字拉力计。 8、测量钢丝长度时，要加上一个修正值修L ∆，修L ∆是夹头内不能直接测量的一段钢丝长度。
【实验数据处理】
尝试教学法
标尺最小分度： mm 螺旋测微器最小分度： mm 钢卷尺最小分度： mm 钢直尺最小分度： mm
表 2 金属丝直径测量数据
计算杨氏模量Y及不确定度过程略
【实验教学指导】
1、望远镜中观察不到标尺的像
应先从望远筒外侧，沿轴线方向望去，能看到平面镜中标尺的像。若看不到时，可调节望远镜的位置或方向，或平面反射镜的角度，直到到标尺的像为止，然后，再从望远镜中到标尺的像。
2、叉丝成像不清楚。
这是望远镜目镜调焦不合适的缘故，可慢慢调节望远镜目镜，使叉丝像变
