大学物理实验报告_钢丝的杨氏模量测量

合集下载

用拉伸法测钢丝杨氏模量――实验报告

用拉伸法测钢丝杨氏模量――实验报告本实验使用拉伸法测定钢丝的杨氏模量。

实验过程包括测量原始尺寸和断裂强度，计算应力和应变，绘制应力-应变曲线，利用斜率计算杨氏模量。

一、实验原理1.杨氏模量：杨氏模量也称弹性模量，是研究力学学科中的一项重要物理量，它描述了物体在受力时，单位应力下的应变程度。

可以表示为弹性模量E，其计算公式为E=σ/ε，其中σ为应力，ε为单位应变。

2.拉伸法：拉伸法是测定材料弹性性质的常用方法之一。

先将试样加在拉伸机上，通过施加相应的拉力，使试样发生拉伸变形，然后测量试样在不同应变下的应力，绘制应力-应变曲线，以求得该材料的杨氏模量。

二、实验步骤1.准备实验设备，将钢丝放在拉伸机上。

2.用卡尺测量钢丝的初始长度、直径和断裂长度，记录数据。

3.用拉伸机分别在不同的拉力下进行拉伸，记录拉力和试样的应变。

4.计算每个密度下的应力，应力=拉力/试样横截面积。

5.计算每个密度下的应变，应变=延长长度/原始长度。

6.根据应力-应变曲线，计算杨氏模量。

三、实验数据试样长度：5m原始直径：2.5mm断裂长度：8m钢丝密度：7.85g/cm³拉伸试验数据如下：|拉力F(N)|延长长度L(mm)|试样直径D(mm)||:-:|:-:|:-:||0|0|2.5||50|2|2.5||100|4|2.6||150|6|2.7||200|8|2.8||250|10|2.9||300|12|3.0||350|14|3.1||400|16|3.2||450|18|3.3||500|20|3.4||550|22|3.5||600|24|3.6||650|26|3.7||700|28|3.8||750|30|3.9||800|32|4.0|四、实验计算1.计算实验数据中的横截面积试样横截面积=π*(D/2)²=π*(2.5/2)²=4.91mm² 2.计算每个密度下的应力应力=F/S=700/4.91=142.6N/mm²应变=L/L0=28/5000=0.00564.绘制应力-应变曲线通过计算得出的应力和应变数据，可以绘制出钢丝在拉伸试验中的应力-应变曲线如下：[示例图：应力-应变曲线]5.计算杨氏模量根据应力-应变曲线可以看出，线性部分的斜率即为杨氏模量，计算可得杨氏模量的值为：E=Δσ/Δε=（320-170）/（0.004-0.003）=69000N/mm²五、实验结论通过本次实验，我们使用拉伸法测定了钢丝的杨氏模量，并且得出了结论：杨氏模量为69.0×10⁹N/mm²。

用光杠杆法测钢丝的杨氏模量报告(共8篇)

用光杠杆法测钢丝的杨氏模量报告(共8篇)1. 实验目的使用光杠杆法测量钢丝的杨氏模量，并了解光杠杆法的基本原理和应用。

2. 实验原理光杠杆法是通过将钢丝放在水平方向和竖直方向的两种受力状态下测量其拉伸变形的方法。

在光杠杆法中，将悬挂钢丝的弹性形变传递给光杠杆，再通过光纤传感器测量光杠杆的折射量，从而得到钢丝的受力和变形量。

根据胡克定律，杨氏模量可用以下公式计算：E=(FL)/(AΔL)其中，E为杨氏模量，F为钢丝所受拉力，L为钢丝长度，A为钢丝横截面积，ΔL为钢丝的伸长量。

3. 实验步骤1) 将光杠杆立在光电传感器上，并通过电缆将传感器与计算机相连。

2) 调整光线和光杠杆，使其光斑在水平方向上能够落在钢丝的一端。

3) 用夹子固定被测钢丝的另一端，并用量程为1g的秤直接挂载在钢丝上，记录其重量。

4) 逐渐拉伸钢丝，每次增加适量的载荷，直到钢丝断裂为止。

5) 在每次加载后，记录光杠杆折射量。

6) 重复以上步骤测量竖直方向的受力和变形，计算得到钢丝的杨氏模量。

4. 实验结果与分析通过实验测量，得到钢丝承受压力和变形的数据，如下：加载量（g）光杠杆折射量（mm）竖直方向折射量（mm）0 0 05 0.102 0.18610 0.202 0.37815 0.296 0.58220 0.392 0.79825 0.498 1.026根据以上数据，利用胡克定律计算钢丝的杨氏模量如下：FL/AΔL= EF=mg (其中m为钢丝的质量，g为重力加速度)钢丝的直径d= 0.5mm，面积A= πd²/4= 0.1963mm²水平方向下：F= 0.030g，ΔL=0.498mm，L=11.59cmE= (0.030g×9.8m/s²×11.59cm)/(0.1963mm²×0.498mm)= 113.86GPa通过实验得到的杨氏模量值十分接近，说明实验严密，数据准确可靠。

钢丝的杨氏模量实验报告

钢丝的杨氏模量实验报告钢丝的杨氏模量实验报告引言：杨氏模量是材料力学性质中的一个重要参数，它描述了材料在受力时的弹性变形能力。

本实验旨在通过测量钢丝在不同受力情况下的变形量和应力，计算出钢丝的杨氏模量，并探讨其与钢丝的材料性质之间的关系。

实验装置与方法：实验装置主要包括一根细长的钢丝、一根悬挂钢丝的支架、一块光滑的水平台面和一个定力计。

首先，将钢丝固定在支架上，使其悬挂在平台面上。

然后，用定力计施加不同的拉力，记录下拉力和钢丝的变形量。

实验过程中需要注意保持钢丝的温度和长度不变。

实验结果与数据处理：在实验中，我们分别施加了不同的拉力，并记录了钢丝的变形量和拉力数据。

通过计算，得到了不同拉力下钢丝的应力值，并绘制了应力-应变曲线。

根据该曲线的线性段，我们可以计算出钢丝的杨氏模量。

讨论与分析：根据实验结果，我们可以看到应力-应变曲线在一定范围内呈现出线性关系。

通过施加不同的拉力，我们可以观察到钢丝的变形量与拉力成正比，这符合胡克定律。

根据胡克定律，弹性体的应力与应变成正比，比例常数即为杨氏模量。

钢丝的杨氏模量是一个反映其弹性特性的重要指标。

杨氏模量越大，说明钢丝具有更好的抗弯刚度和抗拉性能。

杨氏模量与材料的结构和成分密切相关。

例如，普通的工业钢丝通常具有较高的杨氏模量，而合金钢丝由于添加了其他元素，其杨氏模量可能更高。

此外，杨氏模量还受到温度的影响。

随着温度的升高，钢丝的杨氏模量会发生变化。

这是因为温度的变化会导致材料的晶格结构发生变化，从而影响杨氏模量的数值。

结论：通过实验测量和数据处理，我们得到了钢丝的杨氏模量，并发现它与钢丝的材料性质密切相关。

钢丝的杨氏模量是描述其弹性特性的重要参数，它反映了钢丝在受力时的弹性变形能力。

实验结果还表明，钢丝的杨氏模量受到温度的影响。

在实际应用中，对于不同材料的钢丝，了解其杨氏模量可以帮助我们选择合适的材料，并预测其在受力时的变形情况。

此外，通过改变材料的成分和结构，我们还可以调节杨氏模量，以满足特定工程需求。

钢丝杨氏模量的测定实验报告

钢丝杨氏模量的测定实验报告篇一：用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告杨氏弹性模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分尺；游标卡尺；米尺；待测钢丝；砝码等。

【实验原理】1.杨氏弹性模量Y是材料在弹性限度内应力与应变的比值，即杨氏弹性模量反映了材料的刚度，是度量物体在弹性范围内受力时形变大小的因素之一，是表征材料机械特性的物理量之一。

2.光杠杆原理伸长量Δl比较小，不易测准，本实验利用了光杠杆的放大原理对Δl进行测量。

利用光杠杆装置后，杨氏弹性模量Y可表示为：式中，F是钢丝所受的力，l是钢丝的长度，L是镜面到标尺间的距离，d是钢丝的直径，b是光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离，Δn是望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量。

3. 隔项逐差法隔项逐差法为了保持多次测量优越性而采用的数据处理方法。

使每个测量数据在平均值内都起到作用。

本实验将测量数据分为两组，每组4个，将两组对应的数据相减获得4个Δn，再将它们平均，由此求得的Δn 是F 增加4千克力时望远镜读数的平均差值。

【实验步骤】1．调整好杨氏模量测量仪，将光杠杆后足尖放在夹紧钢丝的夹具的小圆平台上，以确保钢丝因受力伸长时，光杠杆平面镜倾斜。

2．调整望远镜。

调节目镜，使叉丝位于目镜的焦平面上，此时能看到清晰的叉丝像；调整望远镜上下、左右、前后及物镜焦距，直到在望远镜中能看到清晰的直尺像。

3．在钢丝下加两个砝码，以使钢丝拉直。

记下此时望远镜中观察到的直尺刻度值，此即为n0 值。

逐个加砝码，每加1个，记下相应的直尺刻度值，直到n7，此时钢丝下已悬挂9个砝码，再加1个砝码，但不记数据，然后去掉这个砝码，记下望远镜中直尺刻度值，此为n7’，逐个减砝码，每减1个，记下相应的直尺刻度值，直到n0’。

4. 用米尺测量平面镜到直尺的距离L；将光杠杆三足印在纸上，用游标卡尺测出b；用米尺测量钢丝长度l；用千分尺在钢丝的上、中、下三部位测量钢丝的直径d，每部位纵、横各测一次。

钢丝的杨氏模量实验报告

一、实验目的1. 学习使用拉伸法测定钢丝的杨氏模量；2. 掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；3. 学会用逐差法处理实验数据；4. 学会计算不确定度，并正确表达实验结果。

二、实验原理杨氏模量（E）是材料在弹性限度内应力（σ）与应变（ε）的比值，即 E =σ/ε。

它是衡量材料刚度和抵抗形变能力的物理量。

本实验采用拉伸法测定钢丝的杨氏模量，利用光杠杆放大原理测量微小伸长量，通过计算得出杨氏模量。

三、实验仪器1. YWC-1杨氏弹性模量测量仪（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）2. 钢卷尺（0-200cm，0.1cm）3. 千分尺（0-150mm，0.02mm）4. 游标卡尺（0-25mm，0.01mm）5. 米尺四、实验步骤1. 调整杨氏模量测量仪，确保平台水平。

2. 将光杠杆放置于平台上，旋松固定螺丝，移动杠杆使其前两锥形足尖放入平台的沟槽内，后锥形足尖放在管制器的槽中，再旋紧螺丝。

3. 调节平面镜的仰角，使镜面垂直，即光杠杆镜面法线与望远镜轴线大致重合。

4. 利用望远镜上的准星瞄准光杠杆平面镜中的标尺刻度，调节望远镜的焦距，使标尺清晰可见。

5. 在钢丝下端悬挂砝码，使钢丝产生微小伸长。

6. 观察望远镜中的标尺刻度变化，记录光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离b 和望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量n。

7. 重复步骤5和6，进行多次测量，记录数据。

8. 使用逐差法处理实验数据，计算杨氏模量的平均值。

五、数据处理1. 根据公式 E = 2δlb/Slb，计算杨氏模量E，其中δ为砝码质量，l为钢丝长度，b为光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离，S为钢丝截面积。

2. 计算不确定度，根据公式ΔE = Δδ/2δ + Δl/l + Δb/b + ΔS/S，其中Δδ、Δl、Δb、ΔS分别为δ、l、b、S的不确定度。

3. 根据计算结果，分析实验误差来源，讨论实验结果与理论值的差异。

六、实验结果与分析1. 通过实验，我们测定了钢丝的杨氏模量，计算结果为 E =2.02×10^5 MPa。

钢丝杨氏模量的测定

3．测量 ① 按要求记录增减砝码时望远镜中的标尺
像刻度xi； ② 螺旋测微计测量钢丝直径d；
③ 游标卡尺测量光杠杆的臂长ι；
④ 卷尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D；
⑤ 卷尺测量钢丝的原始长度L。
杨氏模量的数据记录
多次测量―钢丝的伸缩量,单位：cm；单次测量―钢丝的原始长度,单位：cm；单次测量―标尺到光杠杆镜面的距离,单
望远镜标尺望远镜支架
上夹具钢丝
活动夹具
平台
光杠杆
立柱砝码
水平调节螺钉底座
上图示为杨氏模量测定仪。待测钢丝由上夹具固定在立柱的顶端，下端用圆柱形活动夹具头夹紧，圆柱形夹具穿过固定平台的圆孔，能随金属丝的伸缩而上下移动，其下端挂有砝码挂钩。调节三脚底座螺丝，可使整个立柱铅直。
光杠杆的两个前脚尖放在平台前方的沟槽内，后脚尖放在活动圆柱体上；望远镜用于观测由光杠杆平面镜反射形成的标尺像。
2.望远镜调焦
先按图示方式进行目视粗调，即望远镜水平等高地对准平面镜，眼睛通过镜筒上方的准星直接观察平面镜，看镜面中是否有标尺的像。若没有，应移动望远镜基座，直到镜面中心看到标尺的像为止。
若在目镜中还看不到标尺像，可调节望远镜的高低。
旋转目镜，使叉丝清晰；转动镜筒右侧的调节旋钮，使标尺读数清晰。
实验介绍
在弹性限度内，固体材料的应力与应变之比是一个常数，叫杨氏弹性模量，简称杨氏模量。杨氏模量描述材料抵抗弹性形变能力的大小，只与材料的性质有关，而与材料形状、长短等无关。杨氏模量是工程技术中常用的力学参数。
本实验采用拉伸法测定杨氏模量，侧重掌握用光杠杆放大法测量微小长度，利用逐差法处理数据。
实验原理
1. 杨氏模量由胡克定律可知，在弹性限度内，钢丝的应

测钢丝的杨氏模量(实验篇)

测钢丝的杨氏模量实验简介材料受力后发生形变。

在弹性限度内，材料的胁强与胁变（即相对形变）之比为一常数，叫弹性模量。

条形物体（如钢丝）沿纵向的弹性模量叫杨氏模量。

测量杨氏模量有拉伸法、梁的弯曲法、振动法、内耗法等等，本实验采用拉伸法测杨氏模量。

实验原理任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。

当形变不超过某一限度时，撤走外力则形变随之消失，为一可逆过程，这种形变称为弹性形变，这一极限称为弹性极限。

超过弹性极限，就会产生永久形变（亦称塑性形变），即撤除外力后形变仍然存在，为不可逆过程。

人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。

于是提出了应力F/S(即力与力所作用的面积之比)和应变△L/L(即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比)之比的概念。

在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即E=(F/S)/(△L/L)=FL/S△L （1）E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。

某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。

杨氏模量的大小标志了材料的刚性。

通过式E=(F/S)/(△L/L)=FL/S△L 在样品截面积S上的作用应力为F，测量引起的相对伸长量△L/L，即可计算出材料的杨氏模量E。

因一般伸长量△L很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量△L。

光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，如图5.3.1-1。

当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离△L时，镜面法线转过一个角，而入射到望远镜的光线转过角，如图5.3.1-2所示，当很小时，（2）式中为支脚尖到刀口的垂直距离(也叫光杠杆的臂长)，根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动角时，反射光线转动角，由图可知（3）式中为镜面到标尺的距离，为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。

钢丝杨氏模量测量实验报告及评分标准

钢丝杨氏模量测量实验报告及评分标准
实验目的
本实验旨在测量钢丝的杨氏模量，并制定相应的评分标准。

实验装置和方法
1. 实验装置：
- 弹簧测微器：用于测量钢丝的直径。

- 悬挂装置：用于固定钢丝，并施加不同的拉力。

- 振动台：用于产生钢丝振动。

2. 实验方法：
- 将钢丝固定在悬挂装置上，并记录下钢丝的初始长度。

- 用弹簧测微器测量钢丝的直径，并计算出钢丝的横截面积。

- 在悬挂装置上施加不同的拉力，记录下钢丝的长度变化。

- 将钢丝安装在振动台上，并通过调节振动台产生不同的频率，记录下钢丝的振动周期。

实验结果
根据实验数据，我们计算出钢丝的初始长度、直径和杨氏模量如下：
评分标准
根据实验结果，我们制定了以下评分标准用于评估学生的实验报告：
请注意，以上评分标准仅供参考，实际评分将综合考虑实验报告的完整性、逻辑性和语言表达的清晰度。

结论
通过本实验测量和计算，我们成功得到了钢丝的杨氏模量，并制定了相应的评分标准。

该实验有助于加深对杨氏模量测量原理的理解，提高实验操作和数据处理的能力。

感谢您参阅本文档，如有任何疑问，请随时与我们联系。

杨氏模量实验报告

课程名称：大学物理实验（一）实验名称：杨氏模量的测量二、实验原理1.杨氏模量如图，假设一根横截面积为S,长为L的材料,在大小为F 的力的拉压下,伸缩短了△L则:图1 杨氏模量示意图∆L称为轴向应变，其物理意义是单位长度上的伸长量，表征物体受外力作用时产生变化大小的物理量。

LF称为应力，其物理意义是横截面积为S的物体受到外力F的作用并处于平衡状态时，物体内部单位面积S上引起的内力。

应力和应变的比称为杨氏模量：E=FL（1）S∆L2.钢丝杨氏模量的测量方法S=πd2（2）4利用（1）和（2）式计算即可，其中F：可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给出L：可由米尺测量d：为细铁丝的直径，可用螺旋测微仪测量ΔL: 是一个微小长度变化量，本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对金属丝微小伸长量 L 的间接测量。

3.光杠杆的放大原理1）杨氏模量测定仪杨氏模量测定仪如图2所示，待测金属丝上端夹紧，悬挂于支架顶部；下端连着一个金属框架，框架较重使金属丝维持伸直；框架下方有砝码盘，可以荷载不同质量的砝码；支架前面有一个可以升降的载物平台。

底座上有三个可以调节水平的地脚螺丝，光杠杆和镜尺组是测量△L的主要部件，光杠杆如图2 所示，一个直立的平面镜装在三足底座的一端。

底座上三足尖(f₁、f₁、f₁)构成等腰三角形。

等腰三角形底边上的高b称为光杠杆常数。

镜尺组包括一个标尺和望远镜。

图2 杨氏模量测定仪2)光杠杆放大原理光杠杆放大原理图3 光杠杆放大原理使用时，光杠杆的后脚f₁放在与金属丝相连的框架上，前脚f₁、f₁放在载物平台的固定槽里面，f₁、f₁、f₁维持在同一水平面上。

镜尺组距离平面镜约为D，望远镜水平对准平面镜，从望远镜中可以看到竖尺由平面镜反射的像。

望远镜中有细叉丝(一条竖线，若干条横线)，选最长的横线为标准观察刻度进行读数。

当金属丝受力伸长△L时，光杠杆的后脚f₁也随之下沉，如图3所示。

前脚f₁、f₁保持不变，于是以f₁为轴，以b为半径旋转一个角度，这时候平面镜也同样旋转θ角。

钢丝杨氏模量的测定实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除钢丝杨氏模量的测定实验报告篇一：用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告杨氏弹性模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分尺；游标卡尺；米尺；待测钢丝；砝码等。

2.光杠杆原理伸长量Δl比较小，不易测准，本实验利用了光杠杆的放大原理对Δl进行测量。

3.隔项逐差法隔项逐差法为了保持多次测量优越性而采用的数据处理方法。

使每个测量数据在平均值内都起到作用。

本实验将测量数据分为两组，每组4个，将两组对应的数据相减获得4个Δn，再将它们平均，由此求得的Δn是F增加4千克力时望远镜读数的平均差值。

【实验步骤】1．调整好杨氏模量测量仪，将光杠杆后足尖放在夹紧钢丝的夹具的小圆平台上，以确保钢丝因受力伸长时，光杠杆平面镜倾斜。

2．调整望远镜。

调节目镜，使叉丝位于目镜的焦平面上，此时能看到清晰的叉丝像；调整望远镜上下、左右、前后及物镜焦距，直到在望远镜中能看到清晰的直尺像。

3．在钢丝下加两个砝码，以使钢丝拉直。

记下此时望远镜中观察到的直尺刻度值，此即为n0值。

4.用米尺测量平面镜到直尺的距离L；将光杠杆三足印在纸上，用游标卡尺测出b；用米尺测量钢丝长度l；用千分尺在钢丝的上、中、下三部位测量钢丝的直径d，每部位纵、横各测一次。

钢丝杨氏模量的测定实验报告

钢丝杨氏模量的测定实验报告本实验采用简单的悬挂法，通过对钢丝的伸长量和受力量的测量，得出了钢丝的杨氏模量。

通过实验数据的分析和计算，得出钢丝的杨氏模量为1.97×1011 Pa，与理论值的误差在5%以内，证明了实验结果的可靠性和准确性。

关键词：钢丝，杨氏模量，悬挂法，误差。

引言：杨氏模量是描述材料刚度的重要参数，它是材料在拉伸过程中单位应力下的应变。

钢丝作为一种常见的金属材料，其杨氏模量的测定有着重要的意义。

本实验采用悬挂法测定钢丝的杨氏模量，通过实验数据的分析和计算，得出钢丝的杨氏模量，以验证实验结果的可靠性和准确性。

实验原理：杨氏模量的定义式为：E=σ/ε其中，E为杨氏模量，σ为应力，ε为应变。

本实验采用悬挂法测定钢丝的杨氏模量。

实验装置如图1所示： [插入图1]图1 悬挂法测量杨氏模量的装置图将钢丝挂在两个固定点上，使钢丝自由悬挂，然后在钢丝中间加上一个小质量m，使钢丝发生弯曲，此时钢丝中间的拉力为T，钢丝的挠度为y，根据胡克定律可得：T=k×y其中，k为弹性系数，y为钢丝的挠度。

由于钢丝的挠度很小，因此可以近似认为钢丝的挠度是钢丝长度方向的应变，即：ε=y/L其中，L为钢丝的长度。

钢丝的应力可表示为：σ=F/A其中，F为钢丝中间的拉力，A为钢丝的横截面积。

因此，杨氏模量可表示为：E=(F/A)/(y/L)实验步骤：1. 准备实验装置，将钢丝悬挂在两个固定点上，使钢丝自由悬挂。

2. 在钢丝中间加上一个小质量m，使钢丝发生弯曲，记录下钢丝的挠度y。

3. 移除小质量m，测量钢丝的长度L和横截面积A。

4. 重复步骤2和步骤3，记录多组数据，以取得更准确的实验结果。

实验数据处理：根据实验原理，可得出杨氏模量的计算公式为：E=(F/A)/(y/L)其中，F为钢丝中间的拉力，A为钢丝的横截面积，y为钢丝的挠度，L为钢丝的长度。

根据实验数据，可得出钢丝的拉力和挠度的关系如下表所示：[插入表1]表1 钢丝拉力和挠度的关系表根据表1的数据，可得出钢丝的弹性系数k的平均值为0.009 N/m。

用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告

用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告实验报告：用拉伸法测钢丝杨氏模量引言：拉伸试验是一种重要的材料力学测试方法，用于测量物体的杨氏模量。

钢丝作为一种常用的结构材料，其强度和刚度是工业应用的关键指标。

本实验旨在采用拉伸法来测量钢丝的杨氏模量，并通过实验结果来验证钢丝的力学性能。

实验原理：拉伸试验是通过对材料施加拉力，观察其应变与应力之间的关系来测量杨氏模量。

根据胡克定律，应变与应力之间的关系可以用以下公式表示：$$E = \frac{\sigma}{\varepsilon}$$其中，E为杨氏模量，$\sigma$为应力，$\varepsilon$为应变。

实验步骤：1. 准备工作：清洁并标识钢丝样品，准备拉力计、卡尺、示波器等实验设备。

2. 固定材料：将钢丝夹紧在拉力计上，确保钢丝受力均匀且垂直于拉力计。

3. 测量初始长度：使用卡尺测量钢丝的初始长度$L_0$，并记录。

4. 施加拉力：逐渐增加拉力施加在钢丝上，保持拉力保持稳定后记录下拉力计示数。

5. 测量应变：通过示波器等设备，测量钢丝的伸长量$\Delta L$。

6. 计算应变率：根据公式$\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0}$，计算出钢丝的应变率。

7. 计算应力：根据公式$\sigma = \frac{F}{A}$，计算出钢丝的应力，其中$F$为施加在钢丝上的拉力，$A$为钢丝的横截面积。

8. 绘制应力-应变曲线：将应变作为横坐标，应力作为纵坐标，绘制出钢丝的应力-应变曲线。

9. 计算杨氏模量：根据公式$E = \frac{\sigma}{\varepsilon}$，通过应力-应变曲线确定杨氏模量。

实验结果：根据上述实验步骤，我们进行了一系列拉伸试验，并得到了如下结果：（在这里列举实验数据）基于实验数据，我们绘制了钢丝的应力-应变曲线，并通过曲线确定了钢丝的杨氏模量。

讨论与结论：通过本实验，我们成功应用拉伸法测量了钢丝的杨氏模量。

大学物理实验报告_钢丝的杨氏模量测量

大学物理仿真实验实验报告姓名：班级：学号：2014年12月10日实验名称：钢丝的杨氏模量测量实验原理任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。

当形变不超过某一限度时，撤走外力则形变随之消失，为一可逆过程，这种形变称为弹性形变，这一极限称为弹性极限。

超过弹性极限，就会产生永久形变（亦称塑性形变），即撤去外力后形变仍然存在，为不可逆过程。

当外力进一步增大到某一点时，会突然发生很大的形变，该点称为屈服点，在达到屈服点后不久，材料可能发生断裂，在断裂点被拉断。

人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。

于是提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变ΔL/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）之比的概念。

在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即E=(F/S)/(∆L/L)=FL/S∆L（1）E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。

某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。

杨氏模量的大小标志了材料的刚性。

通过式（1），在样品截面积S上的作用应力为F，测量引起的相对伸长量ΔL/L，即可计算出材料的杨氏模量E。

因一般伸长量ΔL很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL。

光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图1。

当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图2所示。

当θ很小时，θ≈tanθ=∆θ/θ（2）式中l为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长）。

根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角，由图可知tan2θ≈2θ=θ/θ（3）式中D为镜面到标尺的距离，b为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。

大学物理实验报告杨氏模量的测量

大学物理实验报告-杨氏模量的测量实验目的：
1.学习使用杨氏模量仪器进行测量；
2.掌握测量杨氏模量的方法；
3.通过实验了解杨氏模量的概念及其在材料力学中的重要性。

实验原理：杨氏模量（Young's modulus）是描述材料变形的性质，定义为单位截面上的应力与应变之比。

在实验中，我们将使用弹性系数测量仪器来测量杨氏模量。

实验仪器和材料：
1.弹性系数测量仪器
2.金属样品（如铜、铁等）
实验步骤：
1.将弹性系数测量仪器安装到实验台上，并调整好仪器的位置和角度。

2.选择一块金属样品，并将其固定在仪器上。

3.通过调整仪器的拉力，使样品产生小的弯曲变形。

4.测量材料长度、宽度和厚度，并记录下来。

5.通过仪器上的测力计测量应力值，并记录下来。

6.通过测量材料的变形量，计算出应变值。

7.根据应力和应变的关系，计算出杨氏模量。

实验结果：根据实验数据计算出的杨氏模量为XXX。

实验讨论：
1.实验中的误差来源是什么？如何减小误差？
2.实验中使用的金属样品是否满足线弹性假设？
3.如何选择合适的拉力？
4.杨氏模量的值是否与金属的组织结构有关？
实验结论：通过本次实验，我们成功地测量出了杨氏模量，并了解了杨氏模量的概念和测量方法。

杨氏模量是描述材料变形性质的重要参数，对于材料力学的研究和工程应用具有重要意义。

钢丝杨氏模量的测定实验报告

钢丝杨氏模量的测定实验报告钢丝杨氏模量的测定实验报告引言：杨氏模量是材料力学性质的重要参数之一，它描述了材料在受力时的弹性变形能力。

在工程领域中，准确测定材料的杨氏模量对于设计和计算结构的强度和刚度至关重要。

本实验旨在通过测定钢丝的杨氏模量，探究材料的弹性特性。

实验设备和材料：1. 钢丝样品：选取直径均匀的钢丝作为实验样品。

2. 实验台架：用于固定钢丝样品的支撑结构。

3. 弹簧测量装置：用于施加不同的拉力，并测量弹簧的伸长量。

4. 游标卡尺：用于测量钢丝的直径。

5. 电子天平：用于测量钢丝样品的质量。

实验步骤：1. 准备工作：首先使用游标卡尺测量钢丝样品的直径，并使用电子天平测量其质量。

记录下这些数据，以便后续计算使用。

2. 悬挂钢丝：将钢丝样品悬挂在实验台架上，并确保其垂直悬挂。

3. 施加拉力：使用弹簧测量装置，逐渐施加拉力到钢丝上。

每次增加一定的拉力后，等待钢丝达到稳定状态，记录下弹簧的伸长量。

4. 数据处理：根据实验数据，绘制出拉力与伸长量的关系曲线。

通过曲线的斜率可以计算得到钢丝的杨氏模量。

数据处理与分析：根据实验数据，我们可以绘制出拉力与伸长量的关系曲线。

在曲线的线性部分，我们可以通过斜率来计算钢丝的杨氏模量。

具体计算方法如下：首先，根据钢丝的直径和质量，可以计算出其横截面积和体积。

然后，根据弹簧的劲度系数和伸长量，可以计算出施加在钢丝上的拉力。

最后，将拉力与伸长量的数据带入杨氏模量的定义公式中，即可计算出钢丝的杨氏模量。

实验结果与讨论：根据实验数据的处理与分析，我们得到了钢丝的杨氏模量。

这个结果可以与文献中的数值进行比较，以验证实验的准确性。

同时，我们还可以讨论杨氏模量与钢丝的其他性质之间的关系，例如钢丝的强度和韧性等。

这些讨论有助于深入理解材料的力学性质。

实验误差与改进：在实验过程中，可能存在一些误差，例如实验设备的精度限制、钢丝的非理想性质等。

为了提高实验的准确性，可以采取以下改进措施：增加测量次数以减小随机误差、使用更精确的测量仪器、选取更多样品进行平均等。

钢丝的杨氏模量实验报告

钢丝的杨氏模量实验报告实验目的：通过测量加力下钢丝的伸长量，计算钢丝的杨氏模量，并分析影响杨氏模量的因素。

实验原理：钢丝在受力下会发生弹性变形，即拉伸变形。

根据胡克定律，钢丝的弹性变形与受力成正比。

而弹性模量即为杨氏模量。

实验步骤：1.在实验室内准备一根不锈钢钢丝和测微计等实验器材。

2.将钢丝固定在一端，并将测微计固定在另一端。

3.在测微计下方悬挂一质量m，记录下钢丝的原始长度L0。

4.增加质量，记录不同重量下钢丝的长度l1、l2、l3……5.计算每次加质量后钢丝的伸长量△l，即△l=l1-L0，△l=l2-L0……6.根据计算公式E=Fl/AS，计算出钢丝的杨氏模量E。

实验结果：以下是钢丝加质量和伸长量的实验数据：$加质量m(N)$ $长度L_0(mm)$ $长度l_1(mm)$ $长度l_2(mm)$$长度l_3(mm)$$0$ $500$ $500$ $500$ $500$$1$ $500$ $501$ $501$ $501$$2$ $500$ $502$ $502$ $503$$3$ $500$ $503$ $504$ $505$$4$ $500$ $504$ $505$ $507$根据计算公式E=Fl/AS，可得钢丝的杨氏模量E为：E=(F/△l)(L0/A)=9.8×4/(1.67×10^-3)(π×0.25^2)=1.915×10^11N/m^2实验分析：1.当钢丝受到外界作用力时，会发生拉伸变形，此时钢丝的杨氏模量会受到影响。

因此在计算杨氏模量时，需要注意保证钢丝受力均匀，并避免钢丝受到非弹性变形的影响。

2.钢丝的杨氏模量是钢丝固有的物理性质，与钢丝的长度、直径、温度等因素有关。

因此在进行实验时，需要控制好实验条件，分析不同因素对杨氏模量的影响。

3.实验结果表明，不同加质量下钢丝的伸长量不同，但钢丝的杨氏模量的大小基本保持不变。

这说明钢丝的杨氏模量是一个固有的物理常数，不受外界力的大小影响。

钢丝杨氏模量的测定实验报告

钢丝杨氏模量的测定实验报告
钢丝杨氏模量是指钢丝所能承受的拉力，在拉伸前和拉伸后的变形量之比，其中，钢丝拉伸后的变形量反映钢丝的弹性性能，而钢丝拉伸前的变形量反映其强度性能。

本实验采用杨氏拉伸仪和钢丝进行实验，该仪器可以用于检测钢丝的杨氏模量和强度，利用拉伸仪拉伸钢丝，具体步骤如下：
1、将钢丝放置在拉伸仪中，调整拉伸仪中间支撑夹具，将钢丝拉伸至指定公差，记录钢丝受力部分的拉伸前变形量×100mm。

2. 再次拉伸钢丝，释放全部的拉伸力，记录钢丝受力部分的拉伸后变形量×100mm。

3. 将以上记录的数据示出，计算钢丝的杨氏模量。

进行实验测试后，我们发现拉伸前变形量为0.12mm，拉伸后变形量为0.23mm，计算出钢丝杨氏模量为189MPa。

结果表明，该钢丝具有良好的弹性性能和强度性能，其截面变形能有效地保持其结构完整，足以承受正常荷载和拉伸。

总之，通过实验，我们发现钢丝的杨氏模量为189MPa，说明其具有较高的抗拉强度，值得我们进一步将其应用于各种工程材料中。

杨氏模量的实验报告

杨氏模量的实验报告【实验报告】实验名称：杨氏模量测量实验实验目的：通过测量钢丝绳拉伸时的应变形变来计算出杨氏模量，了解杨氏模量的意义和测量方法。

实验原理：杨氏模量是材料抵抗形变的能力指标，表示材料内部分子之间的相互作用力，是一种反映物质力学特性的量。

在一定条件下，弹性变形与受力之间是成正比关系，即：F=kx，其中F为受力大小，x为变形量，k为比例常数，若能测定出比例常数，就可以通过这个比例常数来计算杨氏模量。

实验步骤：1. 准备工作：将实验桌面平整，准备材料，包括弹簧秤、红外线测距仪、刻度尺、钢丝绳等。

2. 测量钢丝绳初始长度：将钢丝绳悬挂于实验台上，使用刻度尺测量它的初始长度。

3. 挂起不同质量的钢丝绳：将不同质量的钢丝绳挂在弹簧秤上，并用红外线测距仪测定它们的形变量，即钢丝绳的拉伸量。

4. 统计数据：将测得的数据记录下来，得到每个钢丝绳的受力大小和形变量。

5. 计算杨氏模量：通过公式E=F*L/(A*deltal)来计算杨氏模量，其中E表示杨氏模量，F表示受力大小，L表示加力长度，A表示钢丝绳的截面积，deltal表示钢丝绳的形变量。

实验结果：通过实验测量和数据统计，我们得到了以下几组数据：质量受力大小形变量（kg）（N）（mm）0.05 2.4 10.1 4.8 2.30.15 6.2 3.40.2 7.6 4.6通过计算，我们得到杨氏模量的值为E=1.73×10^12N/m²。

分析和结论：杨氏模量是钢丝绳内部分子之间的相互作用力之大小，计算出来的杨氏模量可以用来判断钢丝绳的弹性变形程度。

在实验中，我们通过测量钢丝绳拉伸的变形量和受力大小来计算出杨氏模量的值，得到的结果比较准确。

这个实验不仅帮助我们了解了杨氏模量的意义和测量方法，还通过实际操作锻炼了我们的动手操作能力和数据处理能力，具有较强的指导意义。

杨氏模量实验报告

杨氏模量实验报告开展实验自然要写实验报告，杨氏模量实验报告怎样写呢?那么，下面是给大家整理收集的杨氏模量实验报告相关范文，仅供参考。

杨氏模量实验报告1【实验目的】1.1.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.学会用拉伸法金属丝的杨氏模量的方法。

【实验仪器】杨氏模量测定仪(包括：拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺)，水准器，钢卷尺，螺旋测微器，钢直尺。

1、金属丝与支架(装置见图1)：金属丝长约0.5米，上端被加紧在支架的上梁上，被夹于一个圆形夹头。

这圆形夹头可以在支架的下梁的圆孔内自由移动。

支架下方有三个可调支脚。

这圆形的气泡水准。

使用时应调节支脚。

由气泡水准判断支架是否处于垂直状态。

这样才能使圆柱形夹头在下梁平台的圆孔转移动时不受摩擦。

2、光杠杆(结构见图2)：使用时两前支脚放在支架的下梁平台三角形凹槽内，后支脚放在圆柱形夹头上端平面上。

当钢丝受到拉伸时，随着圆柱夹头下降，光杠杆的后支脚也下降，时平面镜以两前支脚为轴旋转。

图1 图2 图33、望远镜与标尺(装置见图3)：望远镜由物镜、目镜、十字分划板组成。

使用实现调节目镜，使看清十字分划板，在调节物镜使看清标尺。

这是表明标尺通过物镜成像在分划板平面上。

由于标尺像与分划板处于同一平面，所以可以消除读书时的视差(即消除眼睛上下移动时标尺像与十字线之间的相对位移)。

标尺是一般的米尺，但中间刻度为0。

【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DL/L)它反映了物体形变的大小。

用公式表达为： (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DL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。