【北京理工大学 大学物理实验数据处理】杨氏弹性模量
实验二杨氏弹性模量的测定实验报告
实验二杨氏弹性模量的测定实验报告一、实验目的1、学会用伸长法测量金属丝的杨氏弹性模量。
2、掌握光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。
3、学会用逐差法处理实验数据。
二、实验原理杨氏弹性模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
假设一根粗细均匀的金属丝，长度为 L，横截面积为 S，受到外力 F 作用时伸长了ΔL。
根据胡克定律，在弹性限度内，应力（F/S）与应变（ΔL/L）成正比，比例系数即为杨氏弹性模量 E，其表达式为：＼E ＝＼frac{F ＼cdot L}｛S ＼cdot ＼Delta L}＼在本实验中，F 由砝码的重力提供，S 可通过测量金属丝的直径 d计算得出（＼（S ＝＼frac{＼pi d^2}｛4}＼）），ΔL 是微小长度变化量，难以直接测量，采用光杠杆法进行测量。
光杠杆是一个带有可旋转支脚的平面镜，其前足尖放在固定平台上，后足尖置于待测金属丝的测量端，平面镜与金属丝平行。
当金属丝伸长ΔL 时，光杠杆后足尖随之下降ΔL，带动平面镜转过一个小角度θ。
设从望远镜中看到的标尺刻度的变化为Δn，光杠杆常数（即光杠杆前后足尖的垂直距离）为 b，望远镜到平面镜的距离为 D，则有：＼（＼tan\theta ＼approx ＼theta ＝＼frac{＼Delta L}｛b}＼）＼（＼tan 2\theta ＼approx 2\theta ＝＼frac{＼Delta n}｛D}＼）由上述两式可得：＼（＼Delta L ＝＼frac{b ＼cdot ＼Delta n}｛2D}＼）将其代入杨氏弹性模量的表达式，可得：＼E ＝＼frac{8FLD}｛＼pi d^2 b ＼Delta n}＼三、实验仪器杨氏弹性模量测定仪、光杠杆、望远镜、标尺、砝码、千分尺、游标卡尺等。
四、实验步骤1、调整仪器调节杨氏弹性模量测定仪底座的水平调节螺丝，使立柱铅直。
将光杠杆放在平台上，使平面镜与平台面垂直，前、后足尖位于同一水平面内。
杨氏弹性模量的测定
杨氏模量的测量【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∆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。
初始时，平面镜处于垂直状态。
标尺通过平面镜反射后，在望远镜中呈像。
杨氏弹性模量的测定实验报告
杨氏弹性模量的测定实验报告杨氏弹性模量的测定实验报告引言：弹性模量是材料力学性能的重要指标之一，它描述了材料在受力后恢复原状的能力。
杨氏弹性模量是最常用的弹性模量之一，它用来衡量材料在拉伸或压缩过程中的变形程度。
本实验旨在通过测量金属杆的伸长量和受力情况，来确定杨氏弹性模量。
实验装置和步骤：本实验使用的装置主要包括一根金属杆、一个测力计、一个游标卡尺和一个螺旋拉伸装置。
实验步骤如下：1. 将金属杆固定在螺旋拉伸装置上，并调整装置使其与地面平行。
2. 在金属杆上选择两个固定点，分别用游标卡尺测量它们的距离，并记录下来。
3. 在金属杆上选择一个测量点，用游标卡尺测量它距离固定点的距离，并记录下来。
4. 将测力计挂在金属杆上，使其与测量点对齐，并记录下测力计示数。
5. 逐渐旋转螺旋拉伸装置，使金属杆受到拉伸力，并记录下拉伸力和测量点的位移。
6. 根据测力计示数和位移的变化，计算金属杆的应力和应变。
实验结果和数据处理：根据实验步骤所得到的数据，我们可以计算出金属杆的应力和应变，并绘制应力-应变曲线。
然后，我们可以通过应力-应变曲线的斜率来计算杨氏弹性模量。
在实验中，我们选择了铜杆进行测定。
测得的数据如下：固定点距离：L = 50 cm测量点距离固定点：x = 30 cm测力计示数：F = 100 N位移：ΔL = 0.5 cm根据上述数据，我们可以计算出金属杆的应力和应变：应力σ = F / A应变ε = ΔL / L其中，A是金属杆的横截面积。
通过测量金属杆的直径，我们可以计算出其横截面积。
假设金属杆的直径为d = 1 cm，则横截面积A = π * (d/2)^2 = 0.785 cm^2。
根据上述公式，我们可以计算出金属杆的应力和应变：应力σ = 100 N / 0.785 cm^2 ≈ 127.39 N/cm^2应变ε = 0.5 cm / 50 cm = 0.01接下来，我们可以绘制应力-应变曲线，并通过曲线的斜率来计算杨氏弹性模量。
物理实验杨氏模量的数据处理
物理实验杨氏模量的数据处理
杨氏模量实验报告数据处理可以按照以下步骤进行：
1.整理实验数据：将实验中测得的长度、直径、质量等数据整理成表格形式。
2.计算应变：根据实验数据计算每个试样的应变。
应变可以通过公式ε=ΔL/L0计算得到，其中ΔL为试样受力后的长度变化，L0为试样的初始长度。
3.绘制应力-应变曲线：根据实验数据计算每个试样的应力，并绘制应力-应变曲线。
应力可以通过公式σ=F/A计算得到，其中F 为试样受到的外力，A为试样的横截面积。
4.计算杨氏模量：根据应力-应变曲线的斜率计算杨氏模量。
杨氏模量可以通过公式E=σ/ε计算得到，其中E为杨氏模量，σ为应力，ε为应变。
5.分析实验结果：根据计算得到的杨氏模量，对实验结果进行分析和讨论，比较不同试样的杨氏模量大小，探讨可能的原因。
在数据处理过程中，需要注意数据的准确性和精确度，避免实验误差对结果的影响。
同时，还可以进行统计分析，计算平均值、标准差等指标，以评估实验结果的可靠性。
大学物理实验金属杨氏模量实验报告
大学物理实验金属杨氏模量实验报告一、实验目的1、学会用伸长法测量金属丝的杨氏模量。
2、掌握用光杠杆放大原理测量微小长度变化的方法。
3、学会用逐差法处理实验数据。
二、实验原理1、杨氏模量的定义杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
对于一根长度为L、横截面积为 S 的金属丝，在受到沿长度方向的拉力 F 作用时，伸长量为ΔL。
根据胡克定律，在弹性限度内，应力与应变成正比，即：＼F/S ＝ Y ＼times ＼Delta L/L\其中，Y 为杨氏模量。
2、光杠杆放大原理光杠杆是一个带有可旋转平面镜的支架。
将金属丝的微小伸长量ΔL 转化为光杠杆平面镜的转角θ，再通过测量平面镜反射光线在标尺上的移动距离Δn，就可以计算出微小伸长量ΔL。
根据几何关系，有：＼＼Delta L ＝ b ＼times ＼Delta n ／ 2D ＼其中，b 为光杠杆前后脚的距离，D 为平面镜到标尺的距离。
三、实验仪器杨氏模量测量仪、光杠杆、望远镜、直尺、砝码、螺旋测微器、游标卡尺等。
四、实验步骤1、调整仪器（1）将杨氏模量测量仪的底座调水平，使金属丝竖直。
（2）调整光杠杆平面镜与平台垂直，望远镜与平面镜等高，并使望远镜水平对准平面镜。
2、测量金属丝长度 L用直尺测量金属丝的长度，重复测量三次，取平均值。
3、测量金属丝直径 d用螺旋测微器在金属丝的不同位置测量直径，共测量六次，取平均值。
4、测量光杠杆前后脚距离 b用游标卡尺测量光杠杆前后脚的距离，测量一次。
5、测量平面镜到标尺的距离 D用直尺测量平面镜到标尺的距离，测量一次。
6、加砝码测量依次增加砝码，每次增加相同质量，记录对应的标尺读数。
7、减砝码测量依次减少砝码，记录对应的标尺读数。
五、实验数据记录与处理1、原始数据记录（1）金属丝长度 L ＝＿_____ cm（2）金属丝直径 d（单位：mm）｜测量次数|1|2|3|4|5|6|｜｜｜｜｜｜｜｜｜直径|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|（3）光杠杆前后脚距离 b ＝＿_____ cm（4）平面镜到标尺的距离 D ＝＿_____ cm（5）砝码质量 m ＝＿_____ kg｜砝码个数|0|1|2|3|4|5|6|7|8|｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜增加砝码时标尺读数 n1（单位：cm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜减少砝码时标尺读数 n2（单位：cm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|2、数据处理（1）计算金属丝直径的平均值＼d_{平均} ＝＼frac{d_1 ＋ d_2 ＋＼cdots ＋ d_6}｛6}＼（2）计算金属丝横截面积 S＼S ＝＼frac{＼pi d_{平均}＾2}｛4}＼（3）计算增加砝码时的伸长量Δn1＼＼Delta n_1 ＝＼frac{n_1 n_0}｛8} ＼（4）计算减少砝码时的伸长量Δn2＼＼Delta n_2 ＝＼frac{n_8 n_7}｛8} ＼（5）计算平均伸长量Δn＼＼Delta n ＝＼frac{＼Delta n_1 ＋＼Delta n_2}｛2} ＼（6）计算杨氏模量 Y＼ Y ＝＼frac{8mgLD}｛＼pi d_{平均}＾2 b ＼Delta n} ＼3、不确定度计算（1）测量金属丝长度 L 的不确定度＼＼Delta L ＝＼frac{＼Delta L_1 ＋＼Delta L_2 ＋＼Delta L_3}｛3} ＼（2）测量金属丝直径 d 的不确定度＼＼Delta d ＝＼sqrt{＼frac{＼sum_{i=1}＾6 （d_i d_{平均}）＾2}｛6(6 1)｝｝＼（3）测量光杠杆前后脚距离 b 的不确定度＼＼Delta b ＝＼Delta b_1 ＼（4）测量平面镜到标尺的距离 D 的不确定度＼＼Delta D ＝＼Delta D_1 ＼（5）计算伸长量Δn 的不确定度＼＼Delta ＼Delta n ＝＼sqrt{＼frac{＼sum_{i=1}＾8 （n_i ＼overline{n}）＾2}｛8(8 1)｝｝＼（6）计算杨氏模量 Y 的不确定度＼＼Delta Y ＝ Y ＼sqrt{（＼frac{＼Delta L}｛L}）＾2 ＋（＼frac{2\Delta d}｛d}）＾2 ＋（＼frac{＼Delta b}｛b}）＾2 ＋（＼frac{＼Delta D}｛D}）＾2 ＋（＼frac{＼Delta ＼Delta n}｛＼Delta n}）＾2} ＼4、实验结果表达＼ Y ＝ Y_{平均} ＼pm ＼Delta Y ＼六、误差分析1、测量误差（1）测量金属丝长度、直径、光杠杆前后脚距离、平面镜到标尺的距离时存在读数误差。
大学物理实验《用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量》
三、实验中注意：实验测量中，发现增荷和减荷时读数相关差较大，当荷重按比例增加时，?n不按比例增加，应找出原因，重新测量。这种情况可能发生的原因有：
1、金属丝不直，初始砝码太轻，没有把金属丝完全拉直。
2、杨氏弹性模量仪支柱不垂直，使金属丝下端的夹头不能在金属框内上下自由滑动，摩擦阻力太大。
1
3、加减砝码时动作不够平衡，导致光杠杆足尖发生移动。
1、万能试验机法：在万能试验机上做拉伸或压缩试验，自动记录应力和应变的关系图线，从而计算出杨氏弹性模量。
2、静态拉伸法（本实验采用此法），它适用于有较大形变的固体和常温下的测量，它的缺点是：①因为载荷大，加载速度慢，含有驰豫过程。所以它不能很真实地反映出材料内部结构的变化。②对脆性材料不能用拉伸法测量；③不能测量材料在不同温度下的杨氏弹性模量。
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8LD
?d2bE由此式作?n?F图线，应得一直线。从图线中计算出直线的斜率K，再由K?
即可计算出E。
3
篇二：大学物理实验用拉伸法测金属丝的杨氏模量
用拉伸法测金属丝的杨氏模量
材料在外力作用下产生形变，其应力与应变的比值叫做弹性模量，它是反映材料抵抗形变能力的物理量，杨氏模量是固体材料的纵向弹性模量，是选择机械构件的依据之一，也是工程技术中研究材料性质的常用参数。测定弹性模量的方法很多，如拉伸法、振动法、弯曲法、光干涉法等，本实验采用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量，研究拉伸正应力与应变之间的关系。
杨氏模量实验报告数据处理
杨氏模量实验报告数据处理实验目的：本实验旨在通过测量金属试样的应力-应变关系，计算出杨氏模量，并对实验数据进行处理和分析。
实验原理：杨氏模量是描述材料抗弯刚度的物理量，定义为单位面积内所受的拉应力与相应的拉应变之比。
实验中，我们采用了悬臂梁法来测量杨氏模量。
实验步骤：1. 准备工作：a. 清洁并测量金属试样的尺寸，记录下其长度L、宽度W和厚度H。
b. 将金属试样固定在实验台上，使其成为一个悬臂梁。
2. 实验测量：a. 在试样上标出若干个等距离的测量点，用游标卡尺测量每个测量点的位置距离试样固定点的距离x。
b. 使用力传感器测量每个测量点处的挠度d。
c. 记录下每个测量点处施加的力F。
3. 数据处理：a. 计算每个测量点处的应力σ，公式为：σ = F / (W * H)。
b. 计算每个测量点处的应变ε，公式为：ε = d / L。
c. 绘制应力-应变曲线图，横轴为应变ε，纵轴为应力σ。
d. 选择直线段，根据线性回归方法计算出斜率k，即弹性模量E。
e. 计算杨氏模量Y，公式为：Y = E / (1 - ν^2)，其中ν为泊松比。
实验数据处理结果：根据实验测量数据和上述数据处理步骤，我们得到了以下结果：金属试样的尺寸：长度L = 50 cm宽度W = 2 cm厚度H = 0.5 cm实验测量数据：测量点位置距离试样固定点的距离x (cm) 挠度d (mm) 施加力F (N) ----------------------------------------------0.00 0.00 0.005.00 0.02 0.1010.00 0.05 0.2015.00 0.09 0.3020.00 0.14 0.4025.00 0.19 0.50数据处理：根据上述实验测量数据，我们可以计算得到应力σ和应变ε：测量点位置距离试样固定点的距离x (cm) 应力σ (MPa) 应变ε----------------------------------------------0.00 0.00 0.0005.00 0.50 0.000410.00 1.00 0.00115.00 1.50 0.001820.00 2.00 0.002625.00 2.50 0.0034根据上述数据，我们绘制了应力-应变曲线图如下：[插入应力-应变曲线图]根据线性回归方法，我们选择直线段进行计算，得到斜率k为1.25 MPa/mm。
杨氏模量实验报告数据
杨氏模量实验报告数据一、实验目的本实验旨在测量金属材料的杨氏模量，了解材料在弹性范围内的力学性能，并通过实验数据的处理和分析，掌握实验原理和方法。
二、实验原理杨氏模量是描述材料在弹性限度内抵抗拉伸或压缩变形能力的物理量。
根据胡克定律，在弹性限度内，材料的应力与应变成正比，即：＼＼sigma ＝ E\varepsilon＼其中，＼（＼sigma\）为应力，＼（＼varepsilon\）为应变，＼（E\）为杨氏模量。
在拉伸实验中，应力\（＼sigma\）等于拉力\（F\）除以横截面积\（S\），应变\（＼varepsilon\）等于伸长量\（＼Delta L\）除以原始长度\（L\）。
因此，杨氏模量\（E\）可以表示为：＼E ＝＼frac{FL}｛S\Delta L}＼通过测量拉力\（F\）、横截面积\（S\）、原始长度\（L\）和伸长量\（＼Delta L\），即可计算出杨氏模量\（E\）。
三、实验仪器1、杨氏模量测定仪：包括光杠杆、望远镜、标尺等。
2、砝码：用于提供拉力。
3、米尺：测量长度。
4、游标卡尺：测量金属丝的直径。
5、螺旋测微器：精确测量金属丝的直径。
四、实验步骤1、调节杨氏模量测定仪将光杠杆的后足尖放在固定平台的沟槽内，前足尖放在小圆柱体的下表面，调整望远镜和光杠杆的位置，使望远镜水平对准光杠杆平面镜，在望远镜中能看到清晰的标尺像。
调节望远镜的目镜和物镜，使标尺的像清晰且无视差。
2、测量金属丝的长度\（L\）用米尺测量金属丝的有效长度，测量多次取平均值。
3、测量金属丝的直径\（d\）用游标卡尺在不同位置测量金属丝的直径，测量多次取平均值。
用螺旋测微器在不同位置测量金属丝的直径，测量多次取平均值。
4、挂上砝码，测量伸长量\（＼Delta L\）依次增加砝码，记录每次增加砝码后望远镜中标尺的读数。
再依次减少砝码，记录每次减少砝码后望远镜中标尺的读数。
5、数据处理计算每次增加和减少砝码时的伸长量平均值。
实验二 杨氏弹性模量的测定实验报告
用一般测量长度的工具不易精确测量长度的微小变化，也难保证其精度要求。光杠杆是
一种应用光放大原理测量被测物微小长度变化的装置，它的特点是直观、简便、精度高。目
前光杠杆原理已被广泛地应用于其他测量技术中，光杠杆装置还被许多高灵敏度的测量仪器
(如灵敏电流计、冲击电流计和光点检流计等)用来显示微小角度的变化。
减重时读 数 Ri(cm)
1.00
—0.01
—0.05
两次读数的 平均值
Ri (cm)
—0.03
2.00
0.88
0.92
0.90
3.00
1.83
1.91
1.87
4.00
2.81
2.88
2.84
5.00
3.77
3.75
3.76
6.00
4.74
——
4.74
每增重 3kg 时读 数差 Ni(cm)
N1R4 R12.87
分别记录相应的标尺读数。
逐次增加1kg 的砝码，共 6 次。依次记下每一次标尺读数 R1 、 R2 、……、 R6 。再逐次 减去1kg 砝码，测得相应的读数 R5 、… R1 ，记入表 2。
读出尺度望远镜中的上丝、下丝读数，计算出光杠杆镜面到标尺距离 D D 50 上丝读数-下丝读数
50 —2.19 cm — 2.18 cm
光杠杆镜面到标尺的距离的不确定度U D U B 仪 0.01cm
218.50cm
次序
1 2 3 4 5
6
表 2：标尺士数及数据处理
砝码重
F (9.8N )
增重时读 数 Ri(cm)
【实验目的】
1.学会用拉伸法测定杨氏弹性模量；
杨氏弹性模量的测定实验报告
杨氏弹性模量的测定实验报告一、实验目的1、学习用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
2、掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
3、学会使用望远镜、标尺、螺旋测微器等测量长度的仪器。
4、学会用逐差法处理实验数据。
二、实验原理1、杨氏弹性模量杨氏弹性模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
设金属丝的原长为＄L$，横截面积为＄S$，在外力＄F$ 的作用下伸长量为＄＼Delta L$，根据胡克定律，在弹性限度内，应力（＄F/S$）与应变（＄＼Delta L/L$）成正比，其比例系数即为杨氏弹性模量＄E$，数学表达式为：＄E ＝＼frac{F ＼cdot L}｛S ＼cdot ＼Delta L}＄2、光杠杆原理光杠杆装置由一个平面镜及固定在其一端的三足支架组成，三足尖构成等腰三角形。
当金属丝伸长时，光杠杆的后足随之下降，平面镜绕前足转动一个微小角度＄＼theta$，从而使反射光线偏转一个较大的角度＄2\theta$。
通过望远镜和标尺可以测量出标尺像的位移＄n$，设光杠杆前后足间距为＄b$，镜面到标尺的距离为＄D$，则有：＄＼Delta L ＝＼frac{n ＼cdot b}｛2D}＄将上式代入杨氏弹性模量的表达式，可得：＄E ＝＼frac{8FLD}｛S\pi d^2 n b}＄其中，＄d$ 为金属丝的直径。
三、实验仪器杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜及标尺、螺旋测微器、游标卡尺、砝码、米尺等。
四、实验步骤1、调节仪器（1）调节杨氏模量测定仪底座的水平调节螺丝，使立柱铅直。
（2）将光杠杆放在平台上，使平面镜与平台垂直，三足尖位于同一水平面，且三足尖与平台的接触点构成等边三角形。
（3）调节望远镜，使其与光杠杆平面镜等高，且望远镜光轴与平面镜中心等高。
然后通过望远镜目镜看清十字叉丝，再将望远镜对准平面镜，调节目镜和物镜，直至能在望远镜中看到清晰的标尺像。
（4）调节标尺的位置，使其零刻度线与望远镜中十字叉丝的横线重合。
大学物理实验杨氏模量数据处理
实验杨氏弹性模量的测定(拉伸法)原理,步骤及实验数据处理【实验原理】 LLE SF ∆⋅=L L S F E //∆=L d mgL L L d mg L L S F E ∆=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆=224/41///ππ光杠杆放大原理图4.4.2 光杠杆放大原理图实验过程中D >>L ∆，所以θ甚至θ2会很小。
从几何关系中可以看出，当H Ox ≈2，且θ2很小时有：θθ2,⋅≈∆⋅≈∆H x D LL D Hx ∆⋅=∆2其中D H 2称作光杠杆的放大倍数，H 是平面镜转轴与标尺的垂直距离。
仪器中H >>D ，这样一来，便能把一微小位移L ∆放大成较大的容易测量的位移x ∆x D d mgLH E ∆⋅=182π测量工具【实验内容及步骤】1.调节实验架2.调节望远镜(1)粗调望远镜，使望远镜大致水平，且与平面镜转轴齐高 (2)细调望远镜十字分划线横线应对齐小于等于cm 50.3的刻度线（否则实验做到最后可能超出最大刻度），若十字分划线横线对齐值超过此值，可调节脚A ，使其在此范围内。
3.数据测量(1)测量L 、H 、D 、d用钢卷尺测量金属丝的原长L ，钢卷尺的始端放在金属丝上夹头的下表面（即横梁上表面），另一端对齐平台的上表面。
用钢卷尺测量标尺（即横梁下表面）到平面镜转轴的垂直距离H 。
光杠杆常数长度D 等于水平卡座的长度（用游标卡尺测量）加微型螺旋测微器读数。
以上各物理量为一次测量值，将实验数据记入表1中。
用螺旋测微器测量不同位置、不同方向的金属丝直径d 测量5处，注意测量前记下螺旋测微器的零差0d 。
将实验数据记入表中，并计算金属丝的平均直径。
(2)测量标尺刻度的位移x ∆与拉力m 每隔1.00kg 记录一次标尺的刻度i x 于表 中，（特别注意：最大允许值与清零前的值的和应小于或等于12.00kg ）。
然后，反向旋转施力螺母，逐渐减小金属丝的拉力，同样地，每隔1.00kg 记录一次标尺的刻度i x 于中，直到拉力为零。
大学物理实验-杨氏模量[精编文档]
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实验内容和步骤
2、观察金属丝伸长变化
逐次加360g砝码，在望远镜中读计对应 标尺的位置，共7次；然后将所加砝码逐 次去掉（每次减360g），并读取相应读 数。
实验内容和步骤
3、测量金属丝长度L、平面镜与竖尺之间的距离D， 金属丝直径d，光杠杆常数b。
(1)用钢卷尺测量L和D
(2)在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量d
E
8FLD
d 2bl
报告要求
2、计算△E：测量结果的相对不确定度
E F 2 L 2 D 2 2d 2 l 2 N % E F L D d l
E E E
3、规范表示测量结果
0.683
E N% E
不确定度
一. F.L.D.b各量均为单次测量量 ,不确定度为 :
仪器误差 / 3
L bl 2D
光杠杆的作用在于将微小的伸长量L放大为竖
尺上的位移l。 l 叫ΔL 的光杠杆放大量
l 2D
L b
叫光杠杆放大率
l
△L
θ
b
θ θ
D
光杠杆放大原理图
E FL SL
d 2
S 4
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尺读望远镜组：
测量时，望远镜水平 地对准光杠杆镜架上 的平面反射镜，经光 杠杆平面镜反射的标 尺虚象又成实象于分 划板上，从两条视距 线上可读出标尺像上 的读数。
实验内容和步骤
1、调节仪器：调节光杠杆和望远镜：
（1）调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直 （2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同 （3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、
杨氏弹性实验报告
一、实验目的1. 理解杨氏弹性模量的概念及其在材料力学中的重要性。
2. 掌握测定杨氏弹性模量的方法，包括拉伸法。
3. 熟悉实验仪器的使用及数据处理方法。
4. 培养实验操作能力和严谨的科学态度。
二、实验原理杨氏弹性模量（E）是衡量材料弹性变形能力的重要物理量，其定义为材料在弹性极限内，应力（σ）与应变（ε）的比值。
即：E = σ / ε其中，σ为应力，ε为应变。
本实验采用拉伸法测定杨氏弹性模量。
将一根金属丝（或棒）一端固定，另一端施加拉力，使其发生弹性变形。
通过测量金属丝的伸长量、原始长度、截面积等参数，计算出杨氏弹性模量。
三、实验仪器与材料1. 杨氏弹性模量测定仪2. 金属丝（或棒）3. 千分尺4. 游标卡尺5. 弹簧测力计6. 计算器7. 记录本四、实验步骤1. 将金属丝（或棒）固定在杨氏弹性模量测定仪的夹具上，确保其垂直于地面。
2. 使用千分尺测量金属丝（或棒）的直径d，并计算截面积S（S = πd²/4）。
3. 使用游标卡尺测量金属丝（或棒）的原始长度L0。
4. 将弹簧测力计挂在金属丝（或棒）的另一端，逐渐增加拉力，直至金属丝（或棒）发生明显弹性变形。
5. 使用千分尺测量金属丝（或棒）的伸长量ΔL。
6. 重复步骤4和5，进行多次测量，以减小误差。
7. 计算杨氏弹性模量E（E = FΔL / (SΔL)）。
五、实验数据与处理1. 记录金属丝（或棒）的直径d、原始长度L0、伸长量ΔL等数据。
2. 对多次测量结果进行平均，以减小误差。
3. 计算杨氏弹性模量E，并保留两位小数。
六、实验结果与分析1. 实验结果：根据测量数据，计算出金属丝（或棒）的杨氏弹性模量E。
2. 分析：与标准值进行比较，分析实验误差的可能来源，如测量误差、仪器误差等。
七、实验总结1. 本实验成功测定了金属丝（或棒）的杨氏弹性模量，验证了实验原理和方法。
2. 通过实验，加深了对杨氏弹性模量的理解，提高了实验操作能力和严谨的科学态度。
杨氏弹性模量实验报告
杨氏弹性模量实验报告杨氏弹性模量实验报告引言：弹性模量是材料力学性能的重要指标之一，它描述了材料在受力后的变形程度。
本实验旨在通过测量不同材料的应力-应变关系，计算出它们的弹性模量，并探讨杨氏弹性模量的意义与应用。
实验原理：杨氏弹性模量是指在材料的弹性变形范围内，单位截面上的应力与应变之比。
实验中，我们将使用一种称为拉伸实验的方法来测量材料的弹性模量。
拉伸实验通过施加均匀的拉力，使材料产生线性的应变，从而得到应力-应变曲线。
实验步骤：1. 准备工作：选择适当的试样，并测量其初始长度、宽度和厚度。
2. 拉伸实验：将试样夹在拉伸机上，施加均匀的拉力，使试样逐渐产生变形。
同时，通过应变计测量试样的应变，通过负荷传感器测量试样的受力。
记录下不同应变下的受力值，并计算出应力值。
3. 绘制应力-应变曲线：根据实验数据，绘制出试样的应力-应变曲线。
曲线的斜率即为弹性模量的倒数。
实验结果：根据实验数据，我们得到了不同材料的应力-应变曲线，并计算出了它们的弹性模量。
结果显示，不同材料的弹性模量有着显著的差异。
例如，金属材料的弹性模量通常较高，而塑料材料的弹性模量较低。
这是由于金属材料的原子结构更加紧密，原子间的键合力更强，因此在受力后更难发生形变。
讨论与分析：弹性模量的大小与材料的性质密切相关。
在工程领域中，我们经常使用弹性模量来评估材料的刚性和强度。
高弹性模量的材料通常具有较高的刚性和抗弯强度，因此在建筑、航空航天等领域得到广泛应用。
而低弹性模量的材料则更适合用于缓冲、隔音等应用。
此外，弹性模量还可以用于预测材料的变形行为。
根据胡克定律，当材料受到外力作用时，它的变形与受力成正比。
因此，通过测量弹性模量，我们可以预测材料在受力后的变形程度，从而指导工程设计和材料选择。
结论：通过本实验，我们成功测量了不同材料的弹性模量，并探讨了弹性模量的意义与应用。
弹性模量是描述材料力学性能的重要指标，它反映了材料在受力后的变形程度。
大学物理杨氏模量实验报告
钢丝的氏模量【预习重点】（１）氏模量的定义。
（２）利用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。
（３）用逐差法和作图法处理实验数据的方法。
【仪器】氏模量仪（包括砝码组、光杠杆及望远镜-标尺装置）、螺旋测微器、钢卷尺。
【原理】１）氏模量物体受力产生的形变，去掉外力后能立刻恢复原状的称为弹性形变；因受力过大或受力时间过长，去掉外力后不能恢复原状的称为塑性形变。
物体受单方向的拉力或压力，产生纵向的伸长和缩短是最简单也是最基本的形变。
设一物体长为Ｌ，横截面积为Ｓ，沿长度方向施力Ｆ后，物体伸长（或缩短）了δＬ。
Ｆ／Ｓ是单位面积上的作用力，称为应力，δＬ／Ｌ是相对变形量，称为应变。
在弹性形变围，按照胡克（ＨｏｏｋｅＲｏｂｅｒｔ１６３５—１７０３）定律，物体部的应力正比于应变，其比值（５—１）称为氏模量。
实验证明，Ｅ与试样的长度Ｌ、横截面积Ｓ以及施加的外力Ｆ的大小无关，而只取决于试样的材料。
从微观结构考虑，氏模量是一个表征原子间结合力大小的物理参量。
２）用静态拉伸法测金属丝的氏模量氏模量测量有静态法和动态法之分。
动态法是基于振动的方法，静态法是对试样直接加力，测量形变。
动态法测量速度快，精度高，适用围广，是国家标准规定的方法。
静态法原理直观，设备简单。
用静态拉伸法测金属丝的氏模量，是使用如图５—１所示氏模量仪。
在三角底座上装两根支柱，支柱上端有横梁，中部紧固一个平台，构成一个刚度极好的支架。
整个支架受力后变形极小，可以忽略。
待测样品是一根粗细均匀的钢丝。
钢丝上端用卡头Ａ夹紧并固定在上横梁上，钢丝下端也用一个圆柱形卡头Ｂ夹紧并穿过平台Ｃ的中心孔，使钢丝自由悬挂。
通过调节三角底座螺丝，使整个支架铅直。
下卡头在平台Ｃ的中心孔，其周围缝隙均匀而不与孔边摩擦。
圆柱形卡头下方的挂钩上挂一个砝码盘，当盘上逐次加上一定质量的砝码后，钢丝就被拉伸。
下卡头的上端面相对平台Ｃ的下降量，即是钢丝的伸长量δＬ。
钢丝的总长度就是从上卡头的下端面至下卡头的上端面之间的长度。
杨氏弹性测量实验报告
一、实验目的1. 学习光杠杆装置的原理及其在测量微小长度变化中的应用。
2. 掌握用拉伸法测定金属丝杨氏弹性模量的方法。
3. 熟悉逐差法在实验数据处理中的应用。
4. 通过实验加深对弹性模量概念的理解。
二、实验原理杨氏弹性模量（E）是描述材料在弹性变形时抵抗形变能力的物理量。
根据胡克定律，在弹性限度内，弹性体的相对伸长（ΔL/L）与外施应力（F/S）成正比，即：\[ E = \frac{F \cdot L}{S \cdot \Delta L} \]其中，F为作用在材料上的力，S为材料的横截面积，L为材料的原始长度，ΔL为材料在受力后的伸长量。
实验中，利用光杠杆装置可以放大微小长度变化，便于测量。
光杠杆由平面镜和三脚架组成，当平面镜倾斜时，通过望远镜可以观察到标尺上的读数变化，从而测量出材料的伸长量。
三、实验仪器1. 杨氏模量测定仪2. 光杠杆3. 望远镜及标尺4. 螺旋测微器5. 游标卡尺6. 卷尺四、实验步骤1. 将杨氏模量测定仪安装在实验台上，调整使其水平。
2. 将金属丝（钢丝）固定在测定仪的支架上，确保其处于水平状态。
3. 将光杠杆置于金属丝的正上方，调整光杠杆的高度，使平面镜与望远镜处于同一水平线上。
4. 将望远镜对准平面镜，调整望远镜的焦距，使标尺清晰可见。
5. 记录金属丝的原始长度L和横截面积S。
6. 在金属丝上施加一定的拉力，通过调节重物托盘的重量，使金属丝产生一定的伸长量。
7. 观察望远镜中的标尺读数，记录下金属丝伸长前后的读数，计算出伸长量ΔL。
8. 重复步骤6和7，进行多次实验，求取平均值。
五、数据处理1. 计算每次实验的杨氏弹性模量E，并记录数据。
2. 计算实验结果的平均值和标准偏差。
3. 分析实验误差来源，并讨论如何减小误差。
六、实验结果与分析1. 实验结果：根据实验数据，计算出金属丝的杨氏弹性模量E为XX GPa，标准偏差为XX GPa。
2. 分析：实验结果表明，所测得的杨氏弹性模量与理论值基本一致，说明实验方法可靠。
杨氏弹性模量的测定实验报告
杨氏弹性模量的测定实验报告一、实验目的1、学会用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量。
2、掌握用光杠杆放大法测量微小长度变化的原理和方法。
3、学会使用游标卡尺、螺旋测微器等长度测量仪器。
4、学习数据处理和误差分析的方法。
二、实验原理杨氏弹性模量是描述材料在弹性限度内抵抗形变能力的物理量。
对于一根长度为 L、横截面积为 S 的金属丝，在受到沿长度方向的拉力 F 作用时，伸长量为ΔL。
根据胡克定律，在弹性限度内，应力（F/S）与应变（ΔL/L）成正比，比例系数即为杨氏弹性模量E，其表达式为：＼E ＝＼frac{FL}｛S\Delta L}＼由于伸长量ΔL 很小，难以直接测量，本实验采用光杠杆放大法来测量。
光杠杆原理：光杠杆是一个带有三个尖足的平面镜，前两尖足放在一个固定的平台上，后尖足放在金属丝的测量端。
当金属丝发生微小伸长时，光杠杆的后尖足会随之移动，从而带动平面镜转动一个微小角度θ。
通过望远镜和标尺可以测量出平面镜转动前后反射光线在标尺上的读数差 n。
根据几何关系，有：＼（＼Delta L ＝＼frac{nD}｛2d}＼）其中，D 为望远镜到光杠杆平面镜的距离，d 为光杠杆后足到两前足连线的垂直距离。
将上式代入杨氏弹性模量的表达式，可得：＼E ＝＼frac{8FLD}｛S\pi d^2 n}＼三、实验仪器杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜、标尺、螺旋测微器、游标卡尺、砝码、待测金属丝等。
四、实验步骤1、调整杨氏模量测定仪调节底座螺丝，使立柱铅直。
调节光杠杆平面镜，使其与平台垂直。
调节望远镜，使其与光杠杆平面镜等高，并能清晰看到标尺的像。
2、测量金属丝的长度 L使用米尺测量金属丝的有效长度，重复测量三次，取平均值。
3、测量金属丝的直径 d用螺旋测微器在金属丝的不同部位测量直径，共测量六次，取平均值。
4、测量光杠杆常数 d用游标卡尺测量光杠杆后足到两前足连线的垂直距离，重复测量三次，取平均值。
5、测量望远镜到平面镜的距离 D用米尺测量望远镜到平面镜的距离，重复测量三次，取平均值。