用静态拉伸法测材料的弹性模量
大一下物理实验【实验报告】 静态拉伸法测弹性模量
东南大学物理实验报告姓名学号指导老师日期座位号报告成绩实验名称静态拉伸法测弹性模量目录预习报告...................................................2~5 实验目的 (2)实验仪器 (2)实验中的主要工作 (2)预习中遇到的问题及思考 (3)实验原始数据记录 (4)实验报告…………………………………………6~12 实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………预习报告实验目的：1.熟悉并掌握弹性模量仪和光杠杆镜尺组的构造、工作原理和基本操作方法。
2.了解静态拉伸法是测量金属材料弹性模量的一个传统方法，并运用该方法准确测量出给定材料的弹性模量。
3.正确处理实验数据，并通过计算统计进行误差分析。
实验仪器（包括仪器型号）实验中的主要工作1.调整弹性模量仪：调整底座螺丝使立柱铅直，加2kg砝码在砝码托上把金属丝拉直，检查装置。
2.调节光杠杆镜尺组：安装望远镜尺组，调节望远镜三脚架、目镜与调焦手轮，使标尺在望远镜中成像清晰无视差；调节光杠杆小镜的倾角以及标尺的高度。
3.测量：依次将1kg砝码加到托上，共九次，记录读数Ri；依次将所加砝码取下，记录每次读数Ri。
4.用逐差法处理数据Ri，求N平均值：将数据R0、R1···R9分为前后两组，用逐差法处理数据，得每增减5kg 砝码时，标尺像读数变化平均值。
预习中遇到的问题及思考问：用逐差法处理数据有什么优点？有其它更精确的处理方法吗？答：逐差法的优点是把每一个数据都用上了，在逐差法中先求的是跨度为n/2的数据的平均值（n为数据组数）与相邻两组数据比较而言，随机误差造成的影响较小，结果更精确；最小二乘法比逐差法更精确，但是最小二乘法的计算较繁琐，一般不采用。
静态拉伸法测弹性模量的误差分析
静态拉伸法测弹性模量的误差分析一、引言弹性模量是材料力学性能中的重要参数，它反映了材料抵抗形变的能力。
测量弹性模量通常采用静态拉伸法，其测量过程需要选取合理的材料试样和测量条件，以及精确的测量仪器。
然而，在实际测量中，往往还存在一定误差，需要进行误差分析和校正。
静态拉伸法测弹性模量通常采用应变—应力曲线进行分析，其流程如下：1.制备试样，通常采用圆柱、矩形等几何形状，保证试样尺寸合适且表面光洁，尽量避免表面缺陷。
2.安装试样，使用拉力机等仪器将试样在标准温度下加以拉伸，逐渐增加载荷直至试样破坏。
3.记录应变—应力曲线，同时计算斜率即可得到弹性模量。
三、误差来源及其分析1.试样形状试样的几何形状、尺寸和表面质量等因素都会影响测量结果。
例如，试样直径较小时，试样中心的局部变形会导致实际应变与理论应变存在差异。
此外，在制备过程中如果试样表面存在磨损、腐蚀等缺陷，也会导致测量误差。
2.载荷方法载荷过程中，如果载荷施加不均，或载荷速度过快或过慢，或试样上存在多次载荷或冷却等因素，都会使得应变—应力曲线不平滑，导致计算斜率产生误差。
3.温度影响静态拉伸法中的试验温度对弹性模量的测量影响较大。
通常，应在标准温度下进行试验，（20℃±5℃），而如果温度变化过大，将导致试验结果存在很大的误差。
4.测量仪器及操作测量仪器的精度和稳定性及实验操作人员的操作技能和经验也会对弹性模量的测量结果产生影响，通常需要定期检查、校准和维护，确保精度和稳定性。
四、误差校正方法针对上述误差来源，通常采用以下校正方法：试样的几何形状、尺寸和表面质量等因素对测量结果产生影响，因此在实验前需要对试样进行检查和处理。
例如，可以采用显微镜或扫描电子显微镜对试样表面进行检查，发现缺陷时及时剔除。
在实验过程中需要控制好载荷的施加，避免过快或过慢的操作，同时，也应避免多次载荷和过度冷却等因素的影响。
五、结论。
杨氏-静态拉伸法测弹性模量
２．松开螺丝，目试 调节望眼镜光轴和平 面镜等中心等高
8
光杠杆的放置
夹子能自由移动，Ａ，Ｂ，Ｃ三足 应基本在同一水平面内
松开螺丝，可调Ｋ值
金属丝
Ｋ
后足Ｃ 后足Ｃ不能和金属丝接触
前足Ａ
前足Ｂ
9
光杆杆系统的调整
３．微调镜面倾斜角，使 物镜筒的像位于视场 中间
１．从望眼镜视场中 看到平面镜
２．旋转调焦手轮，使物 镜筒经平面镜所成之像清 晰
1.用刚尺测量平面镜到标尺之间的垂直距离D，及测钢丝的长L
2．取下平面镜支架，放在白纸上轻轻压出前后足的痕迹，然 后用细铅笔做前后足ＡＢ以及后足Ｃ到ＡＢ连 线，测出此垂线的长度Ｋ．
3.用螺旋测微器不同位置 的直径，一共６次
前足Ａ
前足Ｂ
K 后 足 Ｃ
12
实验原理
➢ 杨氏弹性模量 ➢ 光杠杆原理
13
弹性模量
14(n5n1)(n6n2)(n7n3)(n8n4)
U n
t
1 n(n 1)
4 i1
(ni
n
)2
2
(标尺 )2
(P=99% n=4, t=4.3)
16
数据处理
5.求出 Y
及其相对不确定度
Ur
总不确定度
U Y
.
Ur
卷 L
2
卷 D
2
卷 b
2
2
U d d
2
U n
n
测 砧
Ｂ可动刻度 Ａ固定刻度
转 动 棘 轮
测 微 螺 杆
制 动 器
微 分 筒
4
螺旋测微器的使用
❖ 将待测物放在测砧和测微螺杆之间，轻轻转动棘轮，直到棘轮发 出“喀喀”响声后，将锁紧装置推向左边，便可读数。切不可用 力转动。测微螺杆，这样会影响测量结果，甚至损坏仪器．
大学物理实验课件实验4.2_静态拉伸法测材料的弹性模量
F可从钢丝下挂的砝码的重量得出，L可从米尺得出，钢丝截面积A可用 千分尺测算出钢丝直径后得出。钢丝伸长量采用光杠杆法来测量
实验原理
光杠杆的原理见下图。增（减）砝码时，金属丝将伸长
（或缩短）L ，光杠杆的后足尖也随着圆柱体C一道下降 （或上升）L ，而前面两足保持不动，于是主杆转过一 角度 ，同时平面镜的法线也转过相同的角度 。用望远 镜T和标尺N测得角 ，设光杠杆后足到前两足连线的距离 为l，可算出L
数据处理
EXCEL作钢丝伸长与外力的关系 曲线
钢丝伸长与外力的关系曲线 y = 2.0021x + 0.2575
8 7 6
Δ x/cm
5 4 3 2 1 0 0 0.5 1 1.5 2 M/kg 2.5 3 3.5 4
实验内容
1. 使用EXCEL给出∆X-m直线并求出直线斜 率b以及斜率的不确定度Ub。 2. 计算弹性模量E。 3. 计算弹性模量E的相对不确定度，并给出E ± UE。
S
θ θ θ ΔL l 光杠杆 D 望远镜
δ
tg
L l
S0 竖尺
实验内容
1. 调节镜系统 (1) 调整光杠杆和望远镜系统。要求放置平面镜支架的 平台水平，平面镜垂直于水平面，望远镜水平地对 准平面镜，标尺与望远镜垂直并与地面垂直。 (2) 调节等高。要求望远镜与平面镜在同一水平高度上。 另外，望远镜与标尺的零刻度线在同一水平高度上。 (3) 调节望远镜，使目镜内看到标尺成像清晰。
实验仪器
• • • • • • 测量杨氏模量专用装置一套， 卷尺（3m，0.5mm） 游标卡尺（13cm，0.02mm） 千分尺（25mm，0.004mm） 砝码（500g，8个） 钢丝
实验原理
静态拉伸法测材料的弹性模量实验报告
静态拉伸法测材料的弹性模量实验报告
静态拉伸法测材料的弹性模量实验报告实验日期：2012年12月1日—4日，2012年11月24日9点20分
试样编号:12实验者姓名:胡超祥所在班级:08机电2班实验目的：1.学习与掌握静态拉伸法测定钢材弹性模量；2.了解钢材弹性模量的实际意义。
3.巩固理论知识。
实验原理：静态拉伸法测定钢材的弹性模量是将被测试样放入试样夹中并施以拉伸负荷后，通过测定试样开始破坏前单位面积上的变形来确定试样的弹性模量，即为弹性模量。
一般钢铁材料具有良好的塑性和韧性，其弹性模量比较大，因此可采用这种方法测得它们的弹性模量。
主要仪器：1、金属丝线材。
- 1 -。
拉伸法测弹性模量实验报告
2.1拉伸法测弹性模量一、实验目的：(1)学习用拉伸法测量弹性模量的方法(2)掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用(3)练习用逐差法处理数据二、实验原理(1)弹性模量及其测量方法长度为L、截面积为S的均匀细金属丝，沿长度方向受外力F后伸长δL。
单位横截面积上的垂直作用力F/S称为正应力，金属丝的相对伸长δL/L称作线应变。
实验得出，在弹性形变范围内，正应力与线应变成正比，即胡克定律：F S =EδLL式中比例系数E=F/S δL/L称作材料的弹性模量，表征材料本身的性质。
弹性模量越大的材料，要使它发生一定的相对型变所需的单位横截面积上的作用力也越大。
E的单位是Pa。
本实验测量钢丝的弹性模量，设钢丝的直径为D，则弹性模量可进一步表示为：E=4FL πD2δL实验中的测量方法是将钢丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对钢丝施力F，测出钢丝相应的伸长量δL，即可求出E。
钢丝长度L用钢尺测量，钢丝直径用螺旋测微计测量，力F由砝码的重力F=mg求出。
δL一般很小，约0.1mm量级，本实验用读数显微镜测量（也可用光杠杆等其它方法测量）。
通过多次测量并用逐差法处理数据达到减少随机误差的目的。
(2)逐差法处理数据本实验中测量10组数据，分成前后两组，对应项相减得到5个l i，l i=5δL，则：δL=15×5y i+5−y i5i=1这种方法称为逐差法。
其优点是充分利用了所测数据，可以减少测量的随机误差，也可以减少测量仪器带来的误差。
三、实验仪器支架：用以悬挂被测钢丝；读数显微镜：用以较准确的测量微小位移。
由物镜和测微目镜构成。
测微目镜鼓轮上有100分格，鼓轮转动一圈，叉丝移动1mm。
故分度值为0.01mm；底座：用以调节钢丝铅直；钢尺、螺旋测微计：测量钢丝的长度和直径。
四、实验步骤(1)调整钢丝竖直：钢丝下夹具上应先挂砝码钩，用以拉直钢丝。
调节底座螺钉使夹具不与周围支架碰蹭。
(2)调节读数显微镜：粗调显微镜高度，使之与钢丝下夹具的标记线同高，再细调读数显微镜。
拉伸法测金属丝杨氏弹性模量
(2)调节平台的上下位置，使随金属丝伸长的夹具B 上端与沟槽在同一水平面上（为什么?）。
(3)加1Kg砝码在砝码托盘上，将金属丝拉直，检查 夹具B是否能在平台的孔中上下自由地滑动，金属丝 是否被上下夹子夹紧．
2.光杠杆及望远镜尺组的调节
（1）外观对准——调节光杠杆与望远镜、标尺中部 在同一高度上。 （2）镜外找像——缺口、准星、平面镜中标尺 像．三者在一条水平 线上。 （3）镜内找像 ——先调节目镜使叉丝清晰，再调节 调焦距看清标尺像，直到无视差为准。 （4）细调对零——对准标尺像零刻线附近的任一刻
4 n4 9 n9
n7 n2
5 n5 10 n10
n8 n3
n9 n4
n10 n5
5
2
A t0 .9 55i 1
N iN 5 1
,
B仪,
因 n1N
5
所 以 n5 1N
N
2 2
AB
nnn
返回
实验内容
1.杨氏模量测定仪的调整
i1
31
B 仪
nnn
n 2A2B
杨氏模量 E计 8FL算D
d2bn
不确定度计算：
EEFF2LL2D D24dd2bb2nn2
E
E E
E
用拉伸法测量金属丝杨氏模量
1. 实验简介 2. 实验目的 3. 实验原理 4. 逐差法处理数据 5. 实验内容 6. 注意事项 7. 数据记录与处理 8. 课后思考题
实验简介
材料受外力作用时必然发生形变，杨氏模量(也称弹性模量)是 反映固体材料弹性形变的重要物理量，在一般工程设计中是一个 常用参数， 是选定机械构件材料的重要依据之一。常用金属材
精编杨氏-静态拉伸法测弹性模量资料
螺旋测微器简介
它的刻度由固定刻度A和可 动刻度B两部分构成。固定 刻度又分整刻度和半刻度， 每个刻度为1mm.
可动刻度部分每旋转一周 测微螺杆前进或后退0.5mm， 而每一周又分了50个刻度， 所以每旋转一个刻度测微 螺杆前进或后退 0.5/50=0.01mm，所以螺旋 测微器测量长度时可以精 确到0.01mm.
实验过程
I. 记下读数n0(建议n0=0) II. 逐渐增加砝码，记录从望眼镜观察到的各相应的标尺读数
ni‘.
点击进入Flash动画演示
I. 然后再逐次移去所加的砝码，也记下响应的标尺读数ni”． II. 将对于同一Fi值的ni“和ni‘求平均，记为ni，Δn= ni- n0
测量长度和直径
1.用刚尺测量平面镜到标尺之间的垂直距离D，及测钢丝的长L
以为α和2 α都很小，所以: L
b
即: L b n
2D
2 n D
点击进入Flash动画演示
S
n2
n1 n n0
数据处理
1.将所有测量数据列表记录 2.将各次测量值L ,D, b表示为 X X 仪 的形式 ,即:
L L测 卷尺 D D测 卷尺 b b测 卷尺
测 砧
Ｂ可动刻度 Ａ固定刻度
转 动 棘 轮
测 微 螺 杆
制 动 器
微 分 筒
螺旋测微器的使用
将待测物放在测砧和测微螺杆之间，轻轻转动棘轮，直到棘轮发 出“喀喀”响声后，将锁紧装置推向左边，便可读数。切不可用 力转动。测微螺杆，这样会影响测量结果，甚至损坏仪器．
杨氏模量的静态法测量
3.4 常用仪器使用实验113材料受外力作用时必然发生形变，杨氏模量（也称弹性模量）是衡量材料受力后形变能力大小的参数之一，亦即描述材料抵抗弹性形变能力的一个重要物理量。
它是生产、科研中选择合适材料的重要依据，是工程技术设计中常用的参数。
常用金属材料杨氏模量的数量级为1011 N ·m -2。
本实验采用静态拉伸法测定钢丝的杨氏模量。
实验中涉及较多长度量的测量，应根据不同测量对象，选择不同的测量仪器。
其中钢丝长度的改变很小，用一般测量长度的工具不易精确测量，也难保证其精度要求。
本实验采用的光杠杆是一种应用光学转换放大原理测量微小长度变化的装置，它的特点是直观、简便、精度高。
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. 了解选取合理的实验条件，减小系统误差的重要意义。
接受有效数字计算和不确定度计算的训练。
设一根粗细均匀的钢丝长度为L ，横截面积为A ，沿长度方向受一外力F 后，钢丝伸长了ΔL 。
比值F/A 是钢丝单位横截面积上所受的力，称为应力（或胁强）；比值ΔL/L 是钢丝的相对伸长量，称为应变（或胁变）。
根据胡克定律，在弹性限度内，固体的应力和应变成正比，即L L E A F //∆=或 LL A F E //∆= (3.4-25) 式中E 称为杨氏模量，单位为N ·m -2。
它在数值上等于产生单位应变的应力，只与固体材料的性质有关。
从微观结构来考虑，杨氏模量是一个表征原子间结合力大小的物理参量。
3.4.4杨氏模量的静态法测量第3章 物理实验常用仪器的使用114 由式（3.4-25）可知，对E 的测量实际上就是对F 、A 、ΔL 、L 的测量。
其中F 、L 和A 都容易测量，唯有钢丝的伸长量ΔL 很小，很难用一般测长度的仪器测量。
因此在设计实验时要尽可能获得较大的ΔL 。
由于LE AF L //=∆，要获得较大的ΔL ，则应使F/A=σ较大以及采用较长材料（即L 大）。
(完整版)用静态拉伸法测材料的弹性模量
实验目的
1）学习用拉伸法测量材料弹性模量
2）了解光杠杆结构及利用光杠杆测量微小长度变化量的原理，掌握使用方法
3）掌握各种测量长度量具的正确使用方法及仪器误差
4）学习用逐差法处理实验数据
5）学习直接测量量和间接测量量不确定度的计算，学习正确表示测量结果
实验仪器
弹性模量仪（包括实验架、望远镜、数字拉力计等）、千分尺（25mm,0.1mm）、游标卡尺（13cm,0.02mm）、钢卷尺（3m,1mm）、钢丝
实验原理
1.测量原理
物体受力将发生形变，当外力去掉后能恢复原状的物体就是弹性体，相应形变称为弹性形变。
实验结果表明，在弹性限度内，应力和相关应变成正比，这就是胡克定律
对于长度为L的细长物体，其均匀截面积为A，沿长度方向受拉力F作用时伸长为ΔL，根据胡克定律有 ，式中，F/A为作用在单位面积上的力，称为应力；ΔL/L为单位长度上的形变称为应变；比例系数E称为材料的弹性模量，单位是N/m^2。
对钢材而言，拉伸和压缩时弹性模量相同。
由 可得
若施加拉力为F=mg，对于直径为d的钢丝，其弹性模量可写成●
2.用光杠杆方法测量钢丝伸长量ΔL的原理
光杠杆放大原理：利用光的反射放大微小位移
3.常用长度测量量具的原理与使用
实验步骤
1.实验仪器调节
（1）调节实验架
1）将光杠杆动足尖自由地放置在下夹头上表面
2）连接电源
3）旋转施力螺母
（2）调节望远镜
1）粗调望远镜
2）细调望远镜
2.实验测量
1）用钢卷尺测量钢丝原长L
2）用千分尺测量钢丝直径d
3）测量标尺刻度x和拉力m
4）实验完成后，旋松施力螺母，关闭数字拉力计。
实验3-杨氏模量的测量-静态法
托马斯· 杨一生成果涉及光学 、声学、流体动力学、船舶 工程、潮汐理论、毛细作用 、力学、文字学、生理学 ……
结束语
杨长大后，在职业的 选择方面受到了叔父 的影响(这位当医生 的叔父几年后去世， 为杨留下了一笔巨大 的遗产，包括房屋、 书籍、艺术收藏和1 万英镑现款，这笔遗 产使他后来在经济上 完全独立，能够把他 所有的才华都发挥在 需要的地方)。
物理学家简介-通识教育
托马斯· 杨，世界上最后一个什么都知道的人
物理学家简介-通识教育
托马斯· 杨
他两岁起就开始阅读，并逐渐爱上阅读 在杨13岁时他已经能够阅读拉丁文、希腊语、法语和意 大利语，同时他发展了自己在自然科学领域的兴趣 并且能够制作望远镜和显微镜等光学仪器 杨在20岁之前又将他的语言疆域扩张 至东方 开始了对希伯来语、阿拉伯语、波斯 语等进行研究 而自然科学方面也是由浅入深 杨已经掌握了微积分，通读了牛顿和 拉瓦锡等人的书籍
实验目的
基本动手能力的训练 1、加强常用常规测量工具正确操作的训练 2、各种不同精度测量工具的数据记录 3、学会用光杠杆法来测量微小长度的伸缩量 4、学会用逐法差来处理数据 基本测量的思维训练 1、基本测量的重要性 2、用常规的工具来测量微小的物理量（光速的测量） 3、能力迁移 通识文化的认知-托马期·杨的人生启示 1、文理兼融，才能称得上 一个完整的人 2、不懂管理的理工人才与不通专业的管理人才，将是我 国与印度竞争时的最大隐患。
4、杨氏模量 E 不确定度计算 由
EE
8mgLD 8g _______________ E 2 _______ 2 d bn _____ __________
uE 可得 uE E EE E
注意事项
静态拉伸法弹性模量测量实验的调整及误差分析
静态拉伸法弹性模量测量实验的调整及误差分析静态拉伸法是一种通过外力作用下的材料变形来测量材料弹性模量的方法。
该方法简便易行，但在实验操作过程中需要注意多个因素，因为误差的存在会显著影响最终的测量结果。
本文将针对静态拉伸法弹性模量测量实验的调整及误差分析进行阐述。
调整由于静态拉伸法实验中需要保证材料在一定范围内的线弹性状态，因此需要进行实验调整。
以下几个方面是实验调整的主要内容：1. 实验设备的校准实验用的拉伸机的并非一成不变，因此需要对实验设备进行校准。
校准过程中需要检查实验设备中的额定载荷是否与校准设备的载荷一致。
如果校准时发现偏差过大，需要进行相应的调整。
2. 样品的准备选用的样品必须满足一定的要求。
首先，选用的样品必须与实际应用相似，具有代表性。
其次，样品的尺寸必须符合实验要求，且必须要去除任何可能影响实验的缺陷和污渍。
3. 实验方法的调整弹性模量分为改性弹性模量和杨氏模量两种。
在确定测量方法时，要根据所需弹性模量的类型来进行实验方法的选择。
同时，还需要注意实验温度、湿度等条件，确保实验条件的一致性。
误差分析在静态拉伸法测量实验中，误差的存在是无法避免的。
对于这些误差因素，可以进行以下方面的分析和修正：1. 样品本身的误差在样品制备的过程中，特别是在切割和磨削等工序中，存在着材料损失和极微小的变形等误差因素。
因此，在实验之前需要进行一定的测量和修正，以确保样品的准确性。
实验设备的误差包括机械误差和电子误差。
机械误差包括设备的刻度尺不准确、夹具不平行等。
电子误差包括传感器的性能不佳等。
需要注意的是，在实验中，误差是随机存在的，因此实验需要进行多次测量以降低误差的影响。
3. 实验操作人员的误差实验操作人员的经验和技巧也会影响实验结果，例如在操作过程中对样品夹具的调整、给定的载荷等要素的掌握情况。
因此，为了减少误差，需要对实验人员进行专业培训和实战经验的积累。
总结静态拉伸法弹性模量测量实验需要进行多方面的调整和误差分析，以确保实验数据的准确性。
杨氏弹性模量的测定
拉伸长法测定金属丝的杨氏弹性模量[实验目的]1、弹性限度内，验证虎克定律，学习用静态拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
2、掌握光杠杆法测定长度微小变化的原理，并掌握其使用，学会望远镜尺组的使用。
3、学会用逐差法处理数据。
[实验仪器与器材]1、弹性模量测定仪（包括主体支架、光杠杆、望远镜尺组）2、待测金属丝3、螺旋测微器、钢卷尺、直尺4、砝码组5、水准仪 [实验原理]测定某金属的杨氏弹性模量，一般采用弹性限度内的拉伸试验。
取一粗细均匀的金属丝，长为L ，截面积为42d S π=，d 为截面直径，将其上端固定，下端悬挂质量为m 的砝码，测金属丝内产生单位面积的强力，即应力S F =δ，单位长度的伸长应变LL∆=ε，虎克定理指出，在弹性限度内，应力与应变成正比，即LLy S F ∆= （5-1-1） y 称为金属材料杨氏弹性模量，它完全由材料的性质所决定。
将（5-1-1）式改写成 ySFLL =∆ （5-1-2） 为了验证应力和应变的线性关系，一般均采用增量法，即 分成几次来逐渐增加负载，而不是一次就将载荷加至最终值， 如多次增加相同的拉力F ，相应地测出伸长增加量L ∆也大致 相等。
这样就验证了虎克 定律的正确性。
将（5-1-1）式改写成为 Ld FLL S FL y ∆=∆=24π （5-1-3） 根据（5-1-3）式测出等式右边各量，杨氏弹性模量便可求得。
F （砝码重量）、金属丝原长L 和截面积为S 都可用一般方法测 定。
唯有伸长量L ∆，由于甚微，为了测量准确起见，需用特别的方法测定它，本实验采用光杠杆法测定之。
1、 杨氏模量仪如图5-1所示，三角底座上装有两根立柱和调整螺丝。
欲使立柱铅直，可调节调整螺丝，并由立柱下端的水平仪来判断。
待测金属丝的上端紧固于主体支架的上夹具A 上，其下端穿过中部平台C 中的下夹具B ，施紧下夹具，金属丝即被夹住。
下夹具下悬挂砝码，当金属丝伸长或缩短时，下夹具也随之上下移动。
静态拉伸法测材料弹性模量
大学物理实验
静态拉伸法测材料的 弹性模量
——————物理实验中心
实验目的
1． 学会用拉伸法测材料的弹性模量。 3. 掌握各种长度测量工具的选择和使用。
2
2．光杆杆法测量弹簧伸长量⊿L的原理。 光杠杆法是用光学转换放大的方法来测量微小长度 变化的一种装置。
光杠杆 圆柱体
图二
砝码的拉力：
钢丝的截面积：
F mg
1 2 S d 4
8mgLD E 2 d lX
则得杨氏模量公式 ：
将待测钢丝原长L和直径d、光杠杆镜面至标尺的距离D、 光杠杆常数l、砝码拉力mg以及对应的⊿X测出，便可 计算出钢丝的弹性模量E。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 B 0 2
1
2
答案：11.14mm
游标卡尺读数练习
0
1
2
3
4
5 cm
0
10
20
30
40
50
答案：3mm+22x0.02mm=3.44mm
实验仪器
返回
杨氏弹性模量测定仪
实验原理
1．基本原理 根据胡克定律，在弹性限度内，应变与应力成正比，即 杨氏弹性模量
2． 了解用光杠杆测微小长度的原理，掌握其使用方法。 4. 学习用逐差法处理数据。
返回
实验目的
1． 学会用拉伸法测材料的弹性模量。 3. 掌握各种长度测量工具的选择和使用。
2． 了解用光杠杆测微小长度的原理，掌握其使用方法。 4. 学习用逐差法处理数据。
静态拉伸法测量材料的弹性模量
静态拉伸法测量材料的弹性模量实验日期 2010年11 月 29日实验目的（1）学习拉伸法测材料的弹性模量（2）了解光杠杆的结构原理，掌握使用方法（3）学习使用最小二乘法处理实验数据实验仪器弹性模量仪）（包括尺读望远镜）、千分尺（25mm，0.01mm）、游标卡尺（13cm、0.02mm）、钢卷（3m、1mm）、砝码（500g，8个）、钢丝实验原理：1测量原理在弹性限度内，应力和相关应变成正比对于长度为L的细长物体，其均截面积为A，沿长度方向寿拉力F时伸长为△L，根据胡克定律有F/A=E*△L/LF/A为作用在单位面积上的力，称为应力；△L/L为单位长度上的形变为应变；比例系数E称为裁量的弹性模量，单位是N/2用光杠杆噶测钢丝伸长量△L的装置原理改变砝码，设两夹头之间钢丝长度变化量为△L，放在园挂R上的脚a也有△L的变化，于是光杆杠上的反射镜改变θ角，设钢丝长度变化前，望远镜中叉丝对准尺上的位置为x0；平面反射镜转动后，根据光的反射定律，镜面转动θ，反射线将转动2θ角，此时望远镜中叉丝将对准新位置x设光杠杆M上的反射镜到尺的距离为D，光杠杆前后支脚间的垂直距离为l，因为θ很小，则2θ=tan2θ=x-x0/D，又θ=△L/L 故△L=l（x-x0）/2D测量出l和D，由望远镜中读出x0和x，即可算出△L从而求出E=2DL/Al*F/（x-x0）由于A=/4*（d为金属丝的直径），F=mg（m为金属丝上所加砝码的质量，g为重力加速度，故而上式应为E=*实验内容与测量（1）调整仪器的装置1）调节反射镜使得米尺的反射像在望远镜中2）从望远镜中观察，调节视度圈看清望远镜中的十字叉丝；调节聚焦手轮直至米尺的像清晰为止砝码钩上加4000g砝码，记下望远镜中读书x7，然后依次减少砝码（每次减少500g），并记下相应的读数x6，x5，……3）用米尺测量L、D的长度4）用千分尺测量钢丝的直径d，在不同位置测量，共测量6次，5）取下光杠杆，让它的三支脚在平铺的白纸上扎三个小孔，用游标、卡尺测出l 的长度钢丝伸长与外力的关系序号砝码/g 望远镜中的读数xi/cm △xi=xi-x0(cm)/cm减重加重平均值1234567钢丝的直径数据表千分尺初读数d0= cm测量次数 1 2 3 4 5 6末读数/cm直径d=-d0//cm。
拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量!
拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量学院：………专业：………届别：………班级：……….学生姓名：………学号：……….拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量【内容摘要】本文的主要内容是以放大法测量金属丝的杨氏模量，先介绍了杨氏模量；然后介绍了实验的目的、原理及内容；其次是实验数据处理；最后是实验结果的讨论和不确定度简单介绍。
为了更精确了处理数据，我们采用了逐差法对实验数据进行了处理。
【关键词】杨氏弹性模量;静态拉伸法；金属丝；光杠杆【引言】杨氏弹性模量是描述材料抵抗弹性形变能力的物理量, 它是工程技术中机械构件选材时的重要参数。
本实验用静态拉伸法测定一种金属丝的杨氏弹性模量.静态拉伸法通过测量对试样直接加力下的形变来测量试样的杨氏弹性模量,原理直观、设备简单,测量方法、仪器调整、数据处理等方面都具有代表性,是力学基础实验之一. 光杠杆是一种利用光学放大方法测量微小位移的装置. 其方法在近代精密仪器中常有应用. 例如在原子力显微镜(AFM)的系统中,就是利用光杠杆的原理使用微小悬(cantilever) 来感测针尖与样品之间的交互作用,这作用力会使悬臂摆动,再利用激光将光照射在悬臂的末端,当摆动形成时,会使反射光的位置改变而造成偏移量,此时激光检测器会记录此偏移量,并把此时的信号传给反馈系统,以利于系统做适当的调整,最后再将样品的表面特性以影像的方式呈现出来.在实验中,通过砝码的增减来改变对试样施加的拉力. 在增加和减去砝码的过程中,砝码数相同时对应的标尺读数往往是不一致的,在尽量消除和减小各方面的影响后,仍存在有规律的偏差.从原理上说,只要所加负载是一样的,测得的伸长值应当是一致的. 为什么出现这种偏差?对实验结果有什么影响? 本文对多种可能的影响因素进行了分析。
在实验方法上，通过本实验可以看到，以对称测量法消除系统误差的思路在其它类似的测量中极具普遍意义。
在实验装置上的光杠杆镜放大法，由于它的性能稳定、精度高，而且是线性放大，所以在设计各类测试仪器中得到广泛的应用。
静态拉伸法测弹性模量实验报告
静态拉伸法测弹性模量实验报告弹性模量（亦称杨氏模量）是固体材料的一个重要物理参数，它标志着材料对于拉伸或压缩形变的抵抗能力。
作为测定金属材料弹性模量的一个传统方法，静态拉伸法在一起合理配置、误差分析和长度的放大测量等方面有着普遍意义，但这种方法拉伸试验荷载大，加载速度慢，存在弛豫过程，对于脆性材料和不同温度条件下的测量难以实现。
实验原理及仪器胡克定律指出，对于有拉伸压缩形变的弹性形体，在弹性范围内，应力F 与应变L∆成正比，即式中比例系数E 称为材料的弹性模量，它是描写材料自身弹性的物理量．改写上式则有、(1)可见，只要测量外力F 、材料（本实验用金属丝）的长度L 和截面积S ，以及金属丝的长度变化量L ∆，就可以计算出弹性模量E 。
其中，F 、S 和L 都是比较容易测得的，唯有L ∆很小，用一般的量具不易准确测量。
本实验采用光杠杆镜尺组进行长度微小变化量的测量，这是一种非接触式的长度放大测量的方法。
本实验采用的主要实验仪器有： 弹性模量仪（如图1）、光杠杆镜尺组（如图2）、螺旋测微器、米尺、砝码等。
图1 弹性模量测量装置图2 光杠杆 图3 光杠杆放大原理仪器调节好后，金属丝未伸长前，在望远镜中可看到由平面镜反射的标尺的像，将望远镜的细叉丝对准标尺的刻度，读出读数为R 0；将砝码加在砝码托上后，金属丝被拉长，光杠杆镜面向后倾斜了α角．根据光的反射定律可知，此时在望远镜中细叉丝对准的是镜面反射后的标尺上的刻度R 1，其对应的入射光和反射光的夹角为2α。
设N=R 1-R 2，K 为光杠杆的前后足之间的垂直距离，D 为光杠杆镜面到标尺之间的距离，考虑到，角很小，所以有可得∆ （2）将式（2）代入式（1）即得拉伸法测定金属丝弹性模量的计算公式E （3）式中d 为金属丝的直径．实验步骤1.1 调整弹性模量仪① 调节三脚底座上的调节螺丝，使立柱铅直。
② 将光杠杆放在平台上，两前足放在平台前面的横槽内，后足放在夹子B 上，注意后足不要与金属丝相碰。
(精编资料推荐)静态拉伸法测弹性模量实验报告
（精编资料推荐）静态拉伸法测弹性模量实验报告实验目的：1、通过静态拉伸法，了解材料的弹性变形规律。
2、计算得出材料的弹性模量。
3、观察不同材料的弹性特性，并对比分析。
实验原理：静态拉伸法是一种常用的测量材料弹性特性的方法。
在实验中，将材料置于弹簧式试验机的两次夹持下进行拉伸，测得不同应变下的应力值，并通过计算得到材料的弹性模量。
对于弹簧式试验机，其中一次夹持固定，另一次夹持固定的位置随着驱动螺杆的转动而移动，从而实现对材料的拉伸。
实验中需要通过手动控制驱动螺杆的转动速度，控制材料的拉伸速度。
实验流程：1、将试样置于弹簧式试验机的两次夹持之间，确保试样处于水平状态，并使试样的长度与试验机夹持距离相等。
2、打开试验机电源，并将驱动螺杆手动调至初始位置；3、选择初始拉伸速度，并开始拉伸；4、在不同拉伸位移下，记录试样的应变和应力，以及拉伸位移量；5、计算得到试样在不同应变下的应力值和弹性模量，并绘制应力-应变曲线；6、反复进行以上步骤，直至得到稳定的实验数据。
2、将计算得到的数据绘制成应力-应变曲线，并求出曲线的斜率，即为材料的弹性模量。
实验结果：通过实验得到的数据，绘制出不同材料的应力-应变曲线，并计算得到各材料的弹性模量。
经对比分析发现，聚酰亚胺材料具有较高的弹性模量，而橡胶等橡胶类材料则具有较低的弹性模量。
这些结果与预期相符。
结论：本次实验通过静态拉伸法测量了不同材料的弹性模量，得到相应的应力-应变曲线，并对比分析了不同材料的弹性特性。
实验结果表明，不同材料具有不同的弹性特性，这可以为工程设计提供重要的参考。
大学物理实验讲义实验10杨氏模量的测定
大学物理实验讲义实验10杨氏模量的测定实验 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F 与应变L的伸长或缩短。
按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力成正比。
SL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 ，则根据胡克定律有F E( L)（ 1-1）SL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 S1 d 2，代入（ 1-1）式中可得 44FLE（ 1-2）d 2 L（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F、 L、 d、 L 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 ，即可求出 E 。
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实验目的
1）学习用拉伸法测量材料弹性模量
2）了解光杠杆结构及利用光杠杆测量微小长度变化量的原理，掌握使用方法
3）掌握各种测量长度量具的正确使用方法及仪器误差
4）学习用逐差法处理实验数据
5）学习直接测量量和间接测量量不确定度的计算，学习正确表示测量结果
实验仪器
弹性模量仪（包括实验架、望远镜、数字拉力计等）、千分尺（25mm,0.1mm）、游标卡尺（13cm,0.02mm）、钢卷尺（3m,1mm）、钢丝
实验原理
1.测量原理
物体受力将发生形变，当外力去掉后能恢复原状的物体就是弹性体，相应形变称为弹性形变。
实验结果表明，在弹性限度内，应力和相关应变成正比，这就是胡克定律
对于长度为L的细长物体，其均匀截面积为A，沿长度方向受拉力F作用时伸长为ΔL，根据胡克定律有 ，式中，F/A为作用在单位面积上的力，称为应力；ΔL/L为单位长度上的形变称为应变；比例系数E称为材料的弹性模量，单位是N/m^2。
对钢材而言，拉伸和压缩时弹性模量相同。
由 可得
若施加拉力为F=mg，对于直径为d的钢丝，其弹性模量可写成●
2.用光杠杆方法测量钢丝伸长量ΔL的原理
光杠杆放大原理：利用光的反射放大微小位移
3.常用长度测量量具的原理与使用
实验步骤
1.实验仪器调节
（1）调节实验架
1）将光杠杆动足尖自由地放置在下夹头上表面
2）连接电源
3）旋转施力螺母
（2）调节望远镜
1）粗调望远镜
2）细调望远镜
2.实验测量
1）用钢卷尺测量钢丝原长L
2）用千分尺测量钢丝直径d
3）测量标尺刻度x和拉力m
4）实验完成后，旋松施力螺母，关闭数字拉力计。