拉伸法杨氏模量的测定
拉伸法测金属丝的杨氏模量实验原理
拉伸法测金属丝的杨氏模量实验原理拉伸法测金属丝的杨氏模量实验原理实验目的：通过拉伸法测金属丝的杨氏模量，掌握金属丝杨氏模量的测量方法及实验技能，提高实验操作水平。
实验原理：金属丝拉伸实验是一种简单的测量材料机械杂质的方法，它在科学研究和生产制造过程中得到广泛应用。
这个实验通常使用一些小工具，比如一把弹簧秤，一些小轮，一个夹子以及钳子等等。
拉伸实验是测量材料的杨氏模量的常规方法之一。
实验步骤：1、首先，我们在金属丝上用准确的间隔标志出一个已知长度的距离，例如1米或1.5米等等。
2、然后将一个小轮拴在金属丝顶端，并在顶部钩上一个小夹子，并用钳子将小夹子挂在弹簧秤上。
3、再将一个小轮拴在金属丝底部，底下也有个小夹子，用钳子将小夹子固定在工作台上。
4、当我们拉伸金属丝时，弹簧秤将显示拉伸所受的拉力，这将导致金属丝被拉长。
5、我们再使用倍率计算出所产生的变形，即金属丝的伸长量。
6、我们将已知标记的区域中所包含的长度用微量尺测量出来，这个长度是变化前的初始长度。
7、通过上述实验结果，我们可以通过公式计算出杨氏模量。
具体计算方法：1、首先，我们要计算出材料的金属丝截面积。
2、我们还需要计算出金属丝所受的拉伸力。
3、最后，我们要计算出杨氏模量，这可以通过弹性模量和拉伸量来确定。
结论：此次实验通过一系列细致的步骤和计算，我们得到了金属丝的杨氏模量。
实验总结中，我们可以得到以下结论：1、拉伸实验是一种简单而又实用的测量材料机械性能的方法。
2、拉伸实验所得到的结果能够客观地反映材料的力学性能。
3、熟练掌握拉伸实验的方法对于科研和生产都很有帮助。
总之，此次拉伸法测金属丝的杨氏模量实验让我们更好地了解了杨氏模量的概念及其在实际应用中的测量方法。
同时也让我们更加熟练地掌握了实验操作技能，对以后的学习与研究都将有所裨益。
拉伸法杨氏模量的测定
9
a
注意事项
1、调节望远镜时，要注意消除视差，即要求做到眼 睛上下移动时，标尺读数相对十字叉丝无相对移动；
2、加减砝码时，要轻拿轻放，待稳定后，方可读数. 3、在加完6个砝码读完数据后，注意要再加一个砝码
或用手轻按一下砝码后，再读n5，保证摩擦力方向一 致.
10
a
数据处理
对Δn 的处理采用逐差法进行处理 进行不确定度的计算 进行百分差计算 注意有效数字的保留
设一根粗细均匀的钢丝长度为L， 横截面积为S， 沿长度方向受一外 力F作用后，钢丝伸长了ΔL. F/S是钢丝单位横截面积上所受的力，称 为应力；ΔL/L是钢丝的相对伸长量，称为应变.
根据胡克定律， 在弹性限度内， 固体的应力和应变成正比， 即
F E L
S
L
实验证明， 杨氏模量E与外力F、 物体的长度L和横截面积S的大小
2、将反射镜放在工作平台上， 两前支脚放在 工作平台的沟槽中， 后支脚放在卡头B的上表 面上；
3、调节平面镜的仰俯角， 使其面法线方向大 致水平.
7
a
尺读望远镜组的调整
1、外观对准.
移动望远镜及标尺支架，适当调节望远镜镜筒的高度 及方位， 使望远镜光轴与平面镜的中心法线方向大致 等高共轴. 使人眼能沿镜筒的轴线方向，通过瞄准器 观察到反射镜内标尺的像. 如看不到标尺的像，则可 左右移动底座， 直到反射镜中出现标尺的像为止.
2、调节望远镜.
先调节望远镜的目镜，看清分划板十字线，再调节物 镜，直至从望远镜中清楚地观察到反射镜内标尺的像.
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a
其他各量的测量
1、钢丝的长度L用钢卷尺测量. 2、平面镜到标尺的垂直距离d1既可以用钢卷尺测量， 也可以用
实验拉伸法测量杨氏模量
实验拉伸法测量杨氏模量
杨氏模量可以简单定义为一种材料的弹性系数，是模拟材料的弹性的重要参数。
实验
拉伸法用于测量杨氏模量，它是在材料中采用精确的应力和应变组合并且配备计算用的计
算机进行测试。
实验拉伸法的主要步骤包括测量因素的定义，装夹并输入初始参数，应变
控制，载荷控制，力学分析，以及拉伸曲线的读取。
首先，定义测量因素是实验拉伸法测量杨氏模量最重要的一步。
这一步需要确定样
品的材料成分并建立实验参数，通常有应力-应变曲线，应力和应变数据等。
其次，样品
应该紧固在力学实验装置上，输入和设置初始参数（应力和应变），确定拉断力，完成拉
伸实验的准备工作。
然后，根据确定的初始参数，采用应变控制测量杨氏模量。
实验者
可根据需要适当调节应变控制系统，以使载荷平稳，并补充不足的应变数据，以备后续分析。
因此，在改变应变控制器设置的同时，改变载荷控制器的设置，以使载荷均匀分布
和应力应变曲线上呈现出线性状，从而实现更准确的载荷控制。
接下来，应用力学分析，形成硬度曲线。
最后，拉伸曲线的应变一般可被记录，根据拉伸曲线应变，可以计算杨
氏模量。
实验拉伸法可用于测量杨氏模量，它测量的结果可作为材料性能计算及工艺优化等方
面的重要参考。
与传统拉伸方法相比，实验拉伸法测试速度更快，而且较少受操作误差
的影响，为实现更精确的测试结果提供良好的依据。
拉伸法测杨氏模量
3
3
这种处理数据的方法称为逐差法。
类不确定度： ( ) ( ) ( ) (1) A
S∆x′ =
∆x1′ − ∆x′ 2 + ∆x′2 − ∆x′ 2 + ∆x3′ − ∆x′ 2 3−1
(2) B 类不确定度：∆ 仪=0.5mm
合成不确定度： (3)
仪 U∆x′ =
S2 ∆x′
+
∆2
(4)钢丝长度变化 ∆x 的测量结果： ∆x′ = ∆x′ ± U∆x′ 3、钢丝杨氏弹性模量测量结果
置，使反射镜的镜面在望远镜内视野的正中间。调节望远镜侧面焦距旋钮，透过反射镜 面能清楚看到标尺的像，并且当眼睛上下移动时，十字叉丝横线与标尺的刻度之间没有 相对移动（即无视差）。轻微改变光杠杆镜面的倾角，或稍微移动标尺，使从望远镜中 观察到的十字横线在标尺零刻度线附近。至此调节完毕，随后测量过程中不得触动仪器。 2、记录望远镜中标尺刻度值 x 应柔的，开标以尺始免造从刻望度成钢远读丝镜数中剧xi烈读；晃出然动标后尺影再刻响逐度读个值数取。并下记，为并记x0，录然相后应在的砝读码数钩x上i´。逐在次增增减加砝1k码g时砝，码动，作记录要轻相 3、用螺旋测微计测量钢丝直径 d 由于钢丝直径可能不均匀，按工程要求应在上、中、下各部进行测量。每个位置在水平 相互垂直的方向(相对于观察者视线纵向、横向)各测一次。 4、单次测量 (1)用钢卷尺测量光杠杆镜面到尺面的距离 D 和钢丝上下夹头间的长度 L； (2)将光杠杆取下放在纸上，压出三个足迹，画出后足到前两足痕的连线的垂线，用游标卡 尺测量垂足距离 b。
反射镜
θ
θ
θ
ΔL θ
b
望远镜
D
图 1 光杠杆原理图
∆x
拉伸法测金属丝的杨氏模量
钢丝杨氏模量的测定创建人：系统管理员总分：100一、实验目的本实验采用拉伸法测量杨氏模量，要求掌握利用光杠杆测定微小形变的方法，在数据处理中，掌握逐差法和作图法两种数据处理的方法。
二、实验仪器MYC-1型金属丝杨氏模量测定仪（一套），钢卷尺，米尺，螺旋测微计，重垂等。
三、实验原理在胡克定律成立的范围内，应力F/S和应变ΔL/L之比满足E=（F/S）/（ΔL/L）=FL/（SΔL）其中E为一常量，称为杨氏模量，其大小标志了材料的刚性。
根据上式，只要测量出F、ΔL/L、S就可以得到物体的杨氏模量，又因为ΔL很小，直接测量困难，故采用光杠杆将其放大，从而得到ΔL。
实验原理图如下图：图1.光杠杆原理图当θ很小时，，其中l是光杠杆的臂长。
由光的反射定律可以知道，镜面转过θ，反射光线转过2θ，而且有：故：，即是那么，最终也就可以用这个表达式来确定杨氏模量E。
四、实验内容1．调节仪器（1）调节放置光杠杆的平台F与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。
（2）调节支架底脚螺丝，确保平台水平，调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上表面共面。
（3）光杠杆的调节，光杠杆和镜尺组是测量金属丝伸长量ΔL的关键部件。
光杠杆的镜面（1）和刀口（3）应平行。
使用时刀口放在平台的槽内，支脚放在管制器的槽内，刀口和支脚尖应共面。
（4）镜尺组的调节，调节望远镜、直尺和光杠杆三者之间的相对位置，使望远镜和反射镜处于同等高度，调节望远镜目镜视度圈（4），使目镜内分划板刻线（叉丝）清晰，用手轮（5）调焦，使标尺像清晰。
2．测量（1）砝码托的质量为m0，记录望远镜中标尺的读数r0作为钢丝的起始长度。
（2）在砝码托上逐次加500g砝码（可加到3500g），观察每增加500g时望远镜中标尺上的读数ri，然后再将砝码逐次减去，记下对应的读数，取两组对应数据的平均值。
（3）用米尺测量金属丝的长度L和平面镜与标尺之间的距离D，以及光杠杆的臂长。
拉伸法测杨氏模量
3、必须进行零误差校正。
实验步骤
1、检查、布置仪器
（1）调节测定仪脚架的底脚螺丝，使两支柱铅直。目的是为了使待测 钢丝铅直。 （2）在钢丝下端挂上砝码挂钩并加一个砝码，使钢丝拉直。
（3）检查钢丝下端夹头能否在平台圆孔中自由上下滑动，减少摩擦力。 （4）将光杠杆放在平台上，两前足放于凹槽中，后足尖放在圆柱夹台 的上端，注意不要与钢丝相碰。
（4）再依次减少砝码，记录对应的标尺读数。 （5）对应的数值取平均值，可以消除因摩擦和滞后等带来的系统误差。
注意：1、加减砝码时，砝码的缺口要相互错开，动作要轻，避免震 动，手勿压桌面和在桌面加减东西，保持装置稳定。
2、加减过程应连贯进行，不能中途回转。 3、读数应使装置基本稳定时读数。
实验步骤
4、其他数据的测量
砝码数（个） 0
1
2
3
4
加
标尺 读数 减 （cm）
平均
5
6
不记录数据
不记录数据
不记录数据
逐差法计算∆x的平均值
n
1
2
∆xi=xi+3-xi来自(cm)3 平均值数据记录
2、测量钢丝直径d
量程：
mm 分度值：
mm 零值误差d0：
n
1
2
3
4
5
6
di′（mm）
d
d
/ i
d0
3、其他量的测量
D=
cm； l=
d
uB2
d
数据处理
（3）uC (L) uB L
A（A 3mm） 3
（4）uC (D) uB D
用拉伸法测量杨氏模量实验报告
用拉伸法测量杨氏模量实验报告用拉伸法测量杨氏模量实验报告引言：杨氏模量是描述材料在拉伸过程中的刚度和弹性的重要物理量。
测量杨氏模量的方法有很多种，其中一种常用的方法是拉伸法。
本实验旨在通过拉伸法测量杨氏模量，并分析实验结果。
一、实验原理拉伸法测量杨氏模量是通过施加外力使试样发生拉伸变形，根据胡克定律建立拉伸应力与应变之间的关系，从而计算得到杨氏模量。
二、实验装置和材料实验装置包括拉伸试验机、试样夹具、测量仪器等。
材料为金属试样，如铜、铁等。
三、实验步骤1. 准备试样：选择合适的金属试样，并按照规定尺寸制作成标准形状。
2. 安装试样：将试样夹具固定在拉伸试验机上，并将试样夹紧。
3. 调整参数：根据试样的材料和尺寸，调整拉伸试验机的参数，如加载速度、加载范围等。
4. 开始实验：启动拉伸试验机，施加外力使试样发生拉伸变形，同时记录加载力和试样的伸长量。
5. 终止实验：当试样发生断裂或达到设定的加载范围时，停止拉伸试验机。
6. 数据处理：根据实验数据计算拉伸应力和应变，并绘制应力-应变曲线。
7. 计算杨氏模量：根据应力-应变曲线的斜率，计算得到杨氏模量。
四、实验结果与讨论根据实验数据计算得到的应力-应变曲线如下图所示：[插入应力-应变曲线图]从图中可以看出，应力与应变呈线性关系，符合胡克定律。
根据斜率计算得到的杨氏模量为XXX GPa。
通过实验结果可以看出，不同材料的杨氏模量是不同的，这是由于材料的结构和组成不同所致。
杨氏模量越大，材料的刚度越高，即材料越难发生弹性变形。
在工程和科学领域中，杨氏模量的测量对于材料的选择和设计具有重要意义。
五、实验误差分析在实验中，可能存在一些误差，影响了实验结果的准确性。
主要误差来源包括：1. 试样制备误差：试样的尺寸和形状可能存在一定的误差，影响了实际应力和应变的计算。
2. 试样夹具固定误差：试样夹具的固定可能存在一定的松动，导致实验过程中试样的位移不准确。
3. 测量仪器误差：测量仪器的精度和灵敏度可能存在一定的误差，影响了实验数据的准确性。
拉伸法测定金属丝的杨氏模量
拉伸法测定金属丝的杨氏模量一、引言拉伸法是测量金属丝的杨氏模量的一种常用方法。
杨氏模量是描述材料在受力时变形程度的物理量，它是指单位面积内受力方向上的应力与相应的应变之比。
在实际工程中，了解杨氏模量对于设计和制造各种机械零件和结构件具有重要意义。
二、实验原理拉伸法测定金属丝的杨氏模量原理是通过对金属丝在外力作用下产生的弹性变形进行测试，计算出其应力和应变之间的比值即为该金属丝所具有的杨氏模量。
三、实验步骤1. 准备工作：选择合适尺寸和长度的金属丝，并将其固定在测试机上。
2. 施加外力：通过测试机施加外力使得金属丝发生弹性变形。
3. 测定数据：在施加外力过程中，记录下相应的载荷值和伸长值等数据。
4. 计算结果：根据所记录下来的数据计算出金属丝所具有的杨氏模量。
四、实验注意事项1. 选择合适尺寸和长度的金属丝，并将其固定在测试机上，保证金属丝处于水平状态。
2. 在施加外力时，应逐渐增加外力的大小，避免瞬间施加过大的载荷导致金属丝断裂。
3. 在测定数据时，应注意记录下相应的载荷值和伸长值等数据，并进行准确计算。
4. 在实验过程中应注意安全，避免发生意外事故。
五、实验结果分析通过实验可以得到金属丝的杨氏模量。
根据实验结果可以了解到该金属丝在受力时变形程度的大小，为设计和制造各种机械零件和结构件提供了重要参考依据。
六、结论拉伸法测定金属丝的杨氏模量是一种常用方法，通过实验可以得到该金属丝所具有的杨氏模量。
了解杨氏模量对于设计和制造各种机械零件和结构件具有重要意义。
在实验过程中应注意安全，并进行准确计算。
用拉伸法测量杨氏模量
用拉伸法测量杨氏模量杨氏模量是衡量材料刚性和弹性的物理量，它反映了材料在外力作用下的弹性变形程度。
杨氏模量的测量方法有很多种，其中比较常用的是拉伸法。
本文将介绍拉伸法测量杨氏模量的基本原理、实验步骤和注意事项。
拉伸法是指在一定长度下，施加一定的拉力，使试样产生弹性变形，通过比较拉力与变形量的关系，求出杨氏模量。
拉伸法测量杨氏模量的基本原理如下：1.试样的加载要把试样张紧，对其施加外力，使其自由伸长，当达到一定伸长量时，记录此时施力调整的数值。
2.平衡状态确定实验过程中，需要使用杆秤和千分表等测量装置，调整至平衡状态，确定压强。
3.应力状态计算记录施力调整的数值和试样跨度长度等数据，从而计算出试样的应力状态。
4.应变量计算测量试样的长度和伸长量，从而计算变形量，即计算应变量。
5.杨氏模量计算根据杨氏模量的定义公式，通过计算应力和应变数据，求得杨氏模量的数值。
1.准备试样按照一定规格制备试样，保证规格、尺寸和光洁度等条件符合实验要求。
2.安装实验设备安装并调整好实验设备，包括万能试验机或拉伸试验机、杆秤、千分表等。
3.取样使用剪刀或者车床将制备好的试样取下，放置在夹具上，并加紧，避免试样发生位移。
4.进行加载使用万能试验机或拉伸试验机施加负载，使试样发生线性弹性变形，并记录此时的施力调整数值。
5.计算应力状态通过记录施力调整的数值和试样跨度长度等数据，计算出试样受力状态下的应力状态。
6.测量变形量使用千分表和激光光电测长度仪等测量设备，记录试样长度和伸长量，计算出试样的应变量。
7.计算杨氏模量通过应力和应变量数据的计算，可以得出杨氏模量的数值。
1.试样的表面处理要保证试样表面光洁度和平整度，否则将会影响实验结果，导致实验数据不准确。
2.试样夹持需要严格控制试样的加工质量，并采用合适的夹具加固，避免对试样造成损伤。
3.测试范围的选取在实验过程中，需要控制施力的范围，避免超出试样的受力极限范围，导致试样发生破坏。
用拉伸法测定金属丝的杨氏模量
用拉伸法测定金属丝的杨氏模量拉伸法是测定金属丝杨氏模量的常用方法之一。
其原理是用外力拉伸金属丝，测定在一定的拉伸力下，金属丝的伸长量与其截面积的比值，即应力，与该力下金属丝的伸长量与原始长度的比值，即应变，之间的关系。
通过实验数据计算得到杨氏模量。
实验器材：拉伸试验机、金属丝、游标卡尺、电子秤等。
实验步骤：1.准备金属丝：选择合适的金属丝，并根据实际需要测量的杨氏模量，把金属丝切割成合适的长度，用游标卡尺测量金属丝的直径，计算金属丝的截面积。
2.制作拉伸样品：将金属丝固定在拉伸试验机的夹具上，固定后尽可能使金属丝在平衡状态下。
3.进行拉伸实验：启动拉伸试验机，控制升降速度，使得金属丝不断地受到外力拉伸，记录下拉伸过程中所施加的载荷以及相对应的拉伸量。
特别地，每当金属丝的载荷发生变化时，需要记录下来以便后续数据处理。
4.数据处理：根据拉伸过程中所施加的载荷与相对应的拉伸量，计算得到金属丝受力下的应力值，即σ=F/A，其中F为施加在金属丝上的外力，A为样品的截面积。
同时，计算出金属丝受力下的应变值，即ε=(L-L0)/L0，其中L为拉伸后的长度，L0为原始长度。
5.绘制应力-应变曲线：根据数据处理得到的应力与应变值，可以绘制出应力-应变曲线。
根据这条曲线的斜率，即可计算出杨氏模量，其公式为E=σ/ε，其中σ为曲线斜率，ε为曲线的坡度。
注意事项：1.在实验进行过程中，要尽可能地保证金属丝的处于稳定的状态下进行拉伸实验。
2.实验数据记录要准确，遇到试验机的偏差时需要及时记录并进行修正。
3.要注意保护好实验器材，以免在实验中出现故障影响实验结果。
4.当金属丝长度增加时，载荷的大小应注意控制，以保证该载荷是线性的。
拉伸法测杨氏模量
拉伸法测杨氏模量引言杨氏模量是材料力学性质的一个重要参数，用于描述材料的刚度和弹性。
测量杨氏模量的方法有多种，其中拉伸法是一种常用且简便的方法。
本文将介绍拉伸法测杨氏模量的原理、步骤和注意事项。
一、拉伸法测杨氏模量的原理拉伸法测杨氏模量基于胡克定律，即应力与应变成正比。
当一根试样在受到外力拉伸时，试样会发生弹性变形，即产生应变。
根据胡克定律，应力与应变之间的关系可以表示为：应力 = 弹性模量× 应变其中，弹性模量即为杨氏模量，表示材料单位面积内受到的拉应力与相应的应变之比。
二、拉伸法测杨氏模量的步骤1. 准备试样：选取具有代表性的试样，通常为长条形，尺寸要符合标准要求。
试样表面应平整光滑，以保证测试结果的准确性。
2. 安装试样：将试样固定在拉伸机上，确保试样受力均匀，不出现偏斜。
3. 施加载荷：通过拉伸机施加恒定的拉力，开始进行试验。
在试验过程中，应记录下拉力与试样长度的关系，以便后续计算。
4. 测量应变：利用应变计或拉伸计测量试样的应变，应力可以通过拉力除以试样的横截面积得到。
5. 绘制应力-应变曲线：将测得的应力和应变数据进行统计和处理，绘制应力-应变曲线。
6. 计算杨氏模量：根据应力-应变曲线，通过线性回归等方法，计算出杨氏模量的数值。
三、拉伸法测杨氏模量的注意事项1. 试样的尺寸和形状应符合标准要求，以避免测试结果的误差。
2. 试样在安装过程中应固定得牢固稳定，以免在测试过程中发生偏斜或位移。
3. 在施加载荷时，要保持恒定的拉力，避免产生非线性的应力-应变关系。
4. 测量应变时，应使用准确可靠的测量仪器，并注意校准和标定。
5. 绘制应力-应变曲线时，要注意数据的准确性和可靠性，排除异常数据的影响。
6. 在计算杨氏模量时，要选择合适的方法和模型，并进行统计学处理，以提高结果的准确性和可靠性。
结论拉伸法是一种常用且有效的测量杨氏模量的方法。
通过施加恒定的拉力，测量试样的应变，可以得到杨氏模量的数值。
杨氏模量的测量方法
杨氏模量的测量方法
杨氏模量（Young's modulus）是描述材料弹性特性的指标，通常用于评估材料在受力时的变形程度。
以下是几种常用的测量杨氏模量的方法：
1. 拉伸实验法：常用于金属、塑料、橡胶等材料的杨氏模量测量。
该方法通过在试样上施加拉伸应力，并测量试样在各个拉伸应力下的应变，计算得出杨氏模量。
2. 弯曲实验法：常用于纤维材料、木材等的杨氏模量测量。
该方法是将试样固定在两个支承点上，施加外力使其产生弯曲变形，并测量试样在各个外力下的应变，计算得出杨氏模量。
3. 声速测量法：该方法利用材料中的纵波声速与杨氏模量之间的关系进行测量。
通过在试样中传输声波并测量声速，可以计算出杨氏模量。
4. 悬臂梁方法：该方法适用于薄膜或薄片材料的杨氏模量测量。
试样被夹在一端固定，另一端自由悬空，并施加一个微小的载荷。
通过测量载荷下的试样的偏转量，并结合几何参数，可以计算得出杨氏模量。
以上是常见的几种测量杨氏模量的方法，每种方法都有其适用的材料类型和实验条件。
具体选择何种方法还需要根据材料的性质和实验要求进行判断和选择。
(大学物理实验)拉伸法测杨氏模量
二、原理和方法
一根钢丝所受的应力F 和应变 L
成正比，可以写成
S
L
F （1E）L SL
比例系数E 称为钢丝的杨氏弹性模量，量 纲是N.m-2。
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在实验中，F 等于砝码所受的重力 ；钢丝长度很容易用直尺测量；只要测 得钢丝的直径d，就能很容易地计算得到
钢丝的截面积S。
钢丝砝码盘光杠杆物镜调节旋纽目镜物镜根据几何关系称为光杠杆的放大倍率将关系式23及fmg代入1式就可以得到杨氏模量的计算公式杨氏模量测定仪光杠杆望远镜和直标尺米尺游标卡尺千分尺等
(大学物理实验)拉伸法测杨氏模量
一、实验目的
1、学习利用光杠杆测定长度量微小 变化的方法。
2、学习用逐差法处理实验数据。
N 2D L （3） b
其中： 2 D b
称为光杠杆的放 大倍率
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两个支点
“力” 点
将关系式（2）、（3）及F=mg 代入（1） 式，就可以得到杨氏模量的计算公式
8mgDL
E d2bN
仪器和器材
杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜和直标尺、 米尺、游标卡尺、千分尺等。
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望
杨
远
氏
镜
模
和
量
直
测
标
定
尺
仪
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其它仪器和器材
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三、实验内容
1、调节测量系统 a、调节底角螺丝，使气泡居中；
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气泡
底角螺丝
ห้องสมุดไป่ตู้
b、砝码托盘上先挂上500g砝码，使钢丝拉直； c、放好光杠杆，镜面尽可能垂直； d、望远镜镜筒和光杠杆镜面等高； e、目视：望远镜的缺口、准星对准镜面； f、调节望远镜，看清望远镜中叉丝及标尺。
实验01：拉伸法测杨氏模量
光杠杆的原理与应用
实验目的
拉伸法测量杨氏模量 熟悉几种常见的测长工具 掌握光杠杆放大法测微原理 了解逐差法，巩固作图法
杨氏模量的定义
形变：弹性形变和剩余（塑性）形变。 应变：单位长度伸长量：ΔL/L。 应力：单位面积的受力：P/A。 在弹性限度范围内，二者成正比：
观察现象与测量数据
先观察基本现象和可能产生的误差来源。 测量钢丝在不同荷重下的伸长量。 合理选择工具测量其余物理量。
如何处理其余的物理量
P：由砝码产生，单个质量为1kg D：卷尺，精确到1cm L：钢丝原长，钢直尺，精确到1mm b：游标卡尺，精确到0.02mm ρ：直径，千分尺，精确到0.01mm 其中只有ρ需要多次测量
E
8LDP
2
b S
SE
( E
)2
S
2
( E )2 (S )
S2S
仪E
(E )2 L
2仪L
( E )2 D
2仪D
(E )22仪Biblioteka (E )2 b2仪b
( E )2 (S )
2 仪( S
)
U
S
2 E
2仪E
E E U （单位）
P E L E P L
A
L
A L
光杠杆示意图
S2 S1 2
L b S2 S1 D
L b S 2D
2
E
8DPL
2b S
测量前的调节工作
粗调：支架铅直，望远镜的高度，光杠镜 垂直，望远镜与标尺对称分立，用准星找 到标尺像。
细调：旋转目镜至看清叉丝，调焦至看清 标尺像，消视察，调整标尺高度。
大学物理实验：用拉伸法测杨氏模量
大学物理实验：用拉伸法测杨氏模量
杨氏模量是描述弹性体受到拉伸作用后的拉伸模量，在经典力学中被称为弹性模量。
它是由日本物理学家坂口俊彦教授发现的，他研究表征材料受外力作用后拉伸变形，推断出杨氏模量的值，它可以用来描述材料的弹性特性，是工程应用中不可或缺的一个指标。
大学物理实验——用拉伸法测杨氏模量，是测量各种材料的弹性模量的常用方法。
拉伸法测杨氏模量，首先需要准备测试装置，将样品拉伸到一定位移和体积，然后以固定的速度拉伸，测量拉伸时样品的变形量，并以此来计算杨氏模量。
实验流程如下：
1、安装样品：选择测试材料，并顺次按照实验要求固定、支撑样品；
2、给样品应力：用仪器给样品加上有限的应力，使其发生拉伸；
3、拉伸形变的测量：此时拉伸应变（即变形量）会随着拉伸时间的延长而增加，需要不断记录下此过程中的应力和应变；
4、计算杨氏模量：根据实验测量得出的应力应变关系，可以计算出杨氏模量；
5、计算材料的弹性物理性质：通过计算出的线性应力应变关系，可以计算出材料的弹性物理性质，如泊松比。
测量杨氏模量的拉伸法是常用的测试方法，实验过程要求实验者精确操作，确保测量的精度。
实验室也需要有具备较为高精度的拉伸测试仪器，以及针对不同材料的拉伸测试安装环境。
要想获得准确的测试结果，实验过程中需要独立操作，确保过程中每步操作的准确性，以确保采集的实验数据和测试结果的可靠性。
拉伸法测量杨氏模量实验报告
拉伸法测量杨氏模量实验报告实验报告：拉伸法测量杨氏模量一、实验目的1.掌握拉伸法测量杨氏模量的原理和方法。
2.学会使用相关设备和测量仪器。
3.通过对实验数据的分析，提高实验数据处理和误差分析的能力。
二、实验原理杨氏模量是描述材料在弹性范围内受力时，应力与应变之间关系的物理量。
拉伸法测量杨氏模量是通过测量材料在拉伸力作用下的伸长量，结合应力-应变关系计算杨氏模量。
三、实验步骤1.准备实验器材：钢丝、张力计、尺子、砝码、支架、测量仪器等。
2.将钢丝固定在支架上，确保钢丝水平。
3.将张力计连接到钢丝上，并调整张力计至零点。
4.逐个增加砝码，并记录相应的伸长量。
5.重复实验，获取多组数据。
6.将实验数据输入测量仪器，计算杨氏模量。
7.分析实验数据，得出结论。
四、实验结果与数据分析实验数据如下表所示：根据实验数据，我们可以绘制出应力-应变曲线图。
横坐标为砝码质量（g），表示应力；纵坐标为钢丝伸长量（cm），表示应变。
通过该曲线图，我们可以直观地观察到应力和应变之间的关系。
通过测量仪器，我们可以计算出杨氏模量。
根据拉伸法测量杨氏模量的公式：E = F/A = (mg)/A = (m g)/(πDL)，其中E 为杨氏模量，F为拉伸力，A为截面积，m为砝码质量，g 为重力加速度，D为钢丝直径，L为钢丝长度。
将实验数据代入公式进行计算，得到杨氏模量的值。
最后，将多组实验数据进行平均处理，得到最终的杨氏模量值。
五、结论与讨论通过本次实验，我们掌握了拉伸法测量杨氏模量的原理和方法，学会了使用相关设备和测量仪器。
通过对实验数据的分析，我们得出以下结论：钢丝的杨氏模量为XX×10³N/m²。
实验结果与理论值相符，表明我们的实验操作和数据处理是正确的。
同时，我们也发现实验中存在一些误差，如砝码质量测量误差、钢丝直径和长度测量误差等。
这些误差可能会对实验结果产生一定的影响。
为了减小误差，我们可以在实验中采用更高精度的测量仪器和更准确的测量方法。
实验6 杨氏模量的测定(拉伸法)
一、拉伸法 【实验目的】1. 学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量2. 掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理3. 掌握各种测量工具的正确使用方法4. 学会用逐差法或最小二乘法处理实验数据5.学会不确定度的计算方法，结果的正确表达【实验仪器】杨氏模量仪如图 所示，主要由实验架和望远镜系统、数字拉力计、测量工具（图中未显示）组成。
标尺金属丝望远镜拉力传感器数字拉力计光杠杆施力螺母水平卡座垂直卡座图 2-6-1 杨氏模量系统示意图1. 实验架实验架是待测金属丝杨氏模量测量的主要平台。
金属丝通过一夹头与拉力传感器相连，采用螺母旋转加力方式，加力简单、直观、稳定。
拉力传感器输出拉力信号通过数字拉力计显示金属丝受到的拉力值。
光杠杆的反射镜转轴支座被固定在一台板上，动足尖自由放置在夹头表面。
反射镜转轴支座的一边有水平卡座和垂直卡座。
水平卡座的长度等于反射镜转轴与动足尖的初始水平距离（即小型测微器的微分筒压到0刻线时的初始光杠杆常数），该距离在出厂时已严格校准，使用时勿随意调整动足与反射镜框之间的位置。
旋转小型测微器上的微分筒可改变光杠杆常数。
实验架含有最大加力限制功能，实验中最大实际加力不应超过13.00kg 。
2. 望远镜系统望远镜系统包括望远镜支架和望远镜。
望远镜支架通过调节螺钉可以微调望远镜。
望远镜放大倍数12倍，最近视距0.3m ，含有目镜十字分划线（纵线和横线）。
望远镜如图所示。
图2-6-2 望远镜示意图3. 数字拉力计电源：AC220V ±10%，50Hz显示范围：0~±19.99kg （三位半数码显示） 最小分辨力：0.001kg含有显示清零功能（短按清零按钮显示清零）。
含有直流电源输出接口：输出直流电，用于给背光源供电。
数字拉力计面板图：图 2-6-3 数字拉力计面板图4. 测量工具【实验原理】分划线视度调节手轮调焦手轮物镜O 型连接圈1. 杨氏模量的定义设金属丝的原长为L ，横截面积为S ，沿长度方向施力F 后，其长度改变ΔL ，则金属丝单位面积上受到的垂直作用力σ=F /S 称为正应力，金属丝的相对伸长量ε=ΔL /L 称为线应变。
实验1 拉伸法测量杨氏模量
实验1 拉伸法测量杨氏模量杨氏弹性模量(以下简称杨氏模量)是表征固体材料性质的重要的力学参量，它反映材料弹性形变的难易程度，在机械设计及材料性能研究中有着广泛的应用。
其测量方法有静态拉伸法、悬臂梁法、简支梁法、共振法、脉冲波传输法，后两种方法测量精度较高；本实验采用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量，因涉及多个长度量的测量，需要研究不同测量对象如何选择不同的测量仪器。
【实验目的】1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
2. 掌握钢卷尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用。
3. 学习用逐差法和作图法处理数据。
4.掌握不确定度的评定方法。
【仪器用具】杨氏模量测量仪（包括砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、钢卷尺、读数显微镜【实验原理】1. 杨氏模量的定义本实验讨论最简单的形变——拉伸形变，即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用后的伸长或缩短。
按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力S F 与应变LL δ成正比。
设有一根原长为l ，横截面积为S 的金属丝（或金属棒），在外力F 的作用下伸长了L δ，则根据胡克定律有)(LLE SF δ= （1-1） 式中的比例系数E 称为杨氏模量，单位为Pa （或N ·m –2）。
实验证明，杨氏模量E 与外力F 、金属丝的长度L 、横截面积S 的大小无关，它只与制成金属丝的材料有关。
若金属丝的直径为d ，则241d S π=，代入（1-1）式中可得Ld FL E δπ24= （1-2） （1-2）式表明，在长度、直径和所加外力相同的情况下，杨氏模量大的金属丝伸长量较小，杨氏模量小的金属丝伸长量较大。
因此，杨氏模量反映了材料抵抗外力引起的拉伸（或压缩）形变的能力。
实验中，测量出L d L F δ、、、值就可以计算出金属丝的杨氏模量E 。
2. 静态拉伸法的测量方法测量金属丝的杨氏模量的方法就是将金属丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对金属丝F ，测出金属丝的伸长量L δ，即可求出E 。
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东北大学物理实验教学中心
实验目的
1、掌握用光杠杆法测量微小伸长量的原理 和方法， 并用以测定钢丝的杨氏模量； 2、学会用逐差法处理实验数据； 3、了解选取合理的实验条件， 减少系统误差 的重要意义.
实验原理
在外力作用下， 固体所发生的形状变化称为形变. 撤除外力后，物体 能完全恢复原状的形变，称为弹性形变. 设一根粗细均匀的钢丝长度为L， 横截面积为S， 沿长度方向受一外 力F作用后，钢丝伸长了∆L. F/S是钢丝单位横截面积上所受的力，称 为应力；∆L/L是钢丝的相对伸长量，称为应变. 根据胡克定律， 在弹性限度内， 固体的应力和应变成正比， 即
其他各量的测量
1、钢丝的长度L用钢卷尺测量. 2、平面镜到标尺的垂直距离d1既可以用钢卷尺测量， 也可以用 望远镜分划板上的一对视距丝和标尺间接测量 (测量原理和方法 见附录2.1). 3、平面镜支架后支脚到两前支脚连线的垂直距离d2用游标卡尺 测量(将3个支脚印在纸上， 将两个前支脚印连线， 通过后支脚 印作连线的垂线， 测量垂线长即可.) 4、钢丝直径D用千分尺在不同位置测量5次， 取平均值.
注意事项
1、调节望远镜时，要注意消除视差，即要求做到眼 睛上下移动时，标尺读数相对十字叉丝无相对移动； 2、加减砝码时，要轻拿轻放，待稳定后，方可读数. 3、在加完6个砝码读完数据后，注意要再加一个砝码 或用手轻按一下砝码后，再读n5，保证摩擦力方向一 致.
数据处理
对∆n 的处理采用逐差法进行处理 进行不确定度的计算 进行百分差计算 注意有效数字的保留
放大倍数
杨氏模量仪的调整
1、调节测量架底部的调整螺钉， 使立柱处于 垂直状态， 以保证工作平台水平； 2、将反射镜放在工作平台上， 两前支脚放在 工作平台的沟槽中， 后支脚放在卡头B的上表 面上； 3、调节平面镜的仰俯角， 使其面法线方向大 致水平.
尺读望远镜组的调整
1、外观对准. 移动望远镜及标尺支架，适当调节望远镜镜筒的高度 及方位， 使望远镜光轴与平面镜的中心法线方向大致 等高共轴. 使人眼能沿镜筒的轴线方向，通过瞄准器 观察到反射镜内标尺的像. 如看不到标尺的像，则可 左右移动底座， 直到反射镜中出现标尺的像为止. 2、调节望远镜. 先调节望远镜的目镜，看清分划板十字线，再调节物 镜，直至从望远镜中清楚地观察到反射镜内标尺的像.
பைடு நூலகம்
实验证明， 杨氏模量E与外力F、 物体的长度L和横截面积S的大小 无关， 只与固体材料的性质有关。
F ∆L =E S L
杨氏模量仪装置图
光杠杆测量原理图
杨氏模量计算公式
∆L tan θ = d2
∆n tan 2θ = d1
d2 ∆L = ∆n 2d1
β=
2d1 d2
8FLd1 E= 2 π D ∆nd 2