學習目標：

• 形變與應力 Strain and Stress

• 楊氏係數 Young's Modulus

• 光槓桿 Optical Lever

• 數據分析 Data Analysis

 實驗目的：

利用｢光槓桿｣的實驗架構，觀測金屬絲受力而伸長的現象，並測定金屬絲之楊氏係數。

原理：

A. 楊氏係數之定義：

在彈性限度範圍內，金屬的彈力大小 F 與金屬之伸長或縮短之長度成正比。由於形變太小，可忽略切應變，只考慮縱向應變。而縱向之彈性係數稱為楊氏係數，定義為。其中，F 為使金屬絲拉長或縮短之力，A 為金屬絲截面積，l 為金屬絲長度，且 Dl 為金屬絲長度之改變量。

B. 光槓桿原理：

圖一為實驗裝置，圖二為光槓桿簡圖。

依照楊氏係數之定義，其截面積為，d 為金屬絲直徑。則楊氏係數為。

實驗項目：

1. 改變砝碼之質量 m 至少 7 次，分別記錄 L。計算 L 的平均值以及標準差。

2. 以 m 為橫軸、L  為縱軸畫出數據圖。

3. 比較兩種金屬絲(鋼絲、銅絲)的楊氏係數。

參考資料：

• 教學影片 YouTube
• Concepts and History history