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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 FLE 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 。
实验十拉伸法测金属杨氏模量【实验简介】杨氏模量是工程材料的重要参数，它是描述材料刚性特征的物理量，杨氏模量越大，材料越不易发生变形，杨氏模量可以用动态法来测量，也可以用静态法来测量。
本实验采用静态法。
对于静态法来说，既可以用金属丝的伸长与外力的关系来测出杨氏模量，也可以用梁的弯曲与外力的关系来测量。
静态法的关键是要准确测出试件的微小变形量。
杨氏模量是重要的物理量，它是选定构件材料的依据之一，是工程技术常用参数，在工程实际中有着重要意义。
托马斯.杨生（Thomas Y oung ，1773-1829）是英国物理学家，考古学家，医生。
光的波动说的奠基人之一。
1773年6月13日生于米尔费顿，曾在伦敦大学、爱丁堡大学和格丁根大学学习，伦敦皇家学会会员，巴黎科学院院士。
1829年5月10日去世。
早期提出和证明了声波和光波的干涉现象（著名杨氏双缝干涉实验），并用光的干涉原理解释了牛顿环现象等。
1807年提出了表征弹性体的量——杨氏模量。
【实验目的】1、学会测量杨氏模量的一种方法（静态法）；2、掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理（放大法）；3、学习用逐差法处理实验数据。
图10-1 托马斯.杨【实验仪器及装置】杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜标尺组、螺旋测微器（25mm、0.01mm）、游标卡尺（125mm、0.02mm）及钢卷尺(2m、1mm)等L图10-2 望远镜标尺图10-3 杨氏模量测定仪图10-4 实验装置放置图【实验原理】1、静态法测杨氏模量一根均匀的金属丝或棒，设其长度为L ，截面积为S,在受到沿长度方向的外力F 的作用下伸长L ∆。
根据胡克定律可知，在材料弹性范围内，其相对伸长量L L /∆(应变)与外力造成的单位面积上受力F/S(应力)成正比，两者的比值LL S F Y //∆=(10-1)称为该金属丝的弹性模量，也称杨氏模量，它的单位为2/N m (牛顿/平方米)。
实验证明，杨氏模量与外力F 、物体的长度L 和截面积S 的大小无关，只取决于被测物的材料特性，它是表征固体性质的一个物理量。
杨氏模量的静态法测量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。
杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的重要物理量，是科学实验和工程设计时选择材料的重要依据之一。
【实验目的】1. 掌握用机械放大和光学放大方法来测量微小量的原理和方法；2. 掌握用逐差法处理数据的方法；3. 掌握有效数字的读取、运算以及不确定度计算的一般方法。
【实验仪器】YMC —l 型杨氏模量测定仪（包括光杠杆、镜尺装置一套如图）、量程为3m 或5m 钢卷尺、0-25mm 一级千分尺、分度值0.02mm 游标卡尺、水准仪各l 把、lkg 的砝码若干。
1.标尺、2.锁紧手轮、3.俯仰手轮、4.调焦手轮、5.目镜、6.内调焦望远镜、7.准星、8.钢丝上夹头、9.钢丝、10.光杠杆、11.工作平台、12.下夹头、13.砝码、 14.砝码盘、15.三角座、16.调整螺丝.【实验原理】测量杨氏模量的方法大体上有拉伸法、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。
实验中涉及较多长度的测量，根据不同测量对象选择不同测量仪器。
设一长度为L 横截面积为S 粗细均匀的金属丝 。
若沿长度方向受到外力F 的作用后，其形变为ΔL 。
比值S F 是金属丝单位面积上受到的作用力，称为应力；比值LL ∆是金属丝的相对伸长量，称为应变。
根据胡克定律，金属丝在弹性限度内它的应力与应变成正比，即LLE SF ∆= （１）比例系数E 仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关，称其为金属丝的杨氏模量，单位为N ·m -2,在数值上等于单位应变的应力，可表示为：LΔS FLE =（２） 由（２）式可知，对E 的测量实际上就是对F 、L 、S 、ΔL 的测量。
其中F 、L 和S 都容易测量，唯有钢丝的伸长量ΔL 很小，实验测定E 的核心问题是如何测量ΔL ，对于这样一个随着砝码增加而增加的微小伸长量,如何相继进行非接触式测量,又如何提高测量的准确度是本实验的关键所在。
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 。
杨氏栈量的测量卖脸讲义测量金属丝的杨氏模量力作用于物体所引起的效果之一是使受力物体发生形变，物体的形变可分为弹性形变和塑性形 变。
固体材料的弹性形变又可分为纵向、切变、扭转、弯曲，对于纵向弹性形变可以引入杨氏模量 来描述材料抵抗形变的能力。
杨氏模量是表征固体材料性质的一个重要的物理量，是工程设计上选 用材料时常需涉及的重要参数之一，一般只与材料的性质和温度有关，与其几何形状无关。
实验测定杨氏模量的方法很多，如拉伸法、弯曲法和振动法（前两种方法属静态法，后一种属 动态法）。
当前更多的是用拉伸法测定金属丝的杨氏模量，它提供了测量微小长度的方法，既有光杠杆法, 也有显微镜法。
本仪器采用光杠杆法。
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原理杨氏模量的定义设金属丝的原长为乙横截面积为S,沿长度方向施力F 后，其长度改变△厶，则金属丝单位面积 上受到的垂直作用力“F/S 称为正应力，金属丝的相对伸长量戸△£/厶称为线应变。
实验结果指出，在 弹性范围内，由胡克定律可知物体的正应力与线应变成正比，即：a=E £（1）或—=£•— （2） S L比例系数£即为金属丝•的杨氏模量（单位：Pa 或N/m 2）,它表征材料本身的性质，E 越犬的材料, 要使它发生一定的相对形变所需要的单位横截面积上的作用力也越大。
由式（2）可知：(3)对于直径为d 的圆柱形金属丝，其杨氏模量为:式中厶（金属丝原长）可由卷尺测量，d （金属幺纟直径）可用螺旋测微器测量，F （外力）可由 实验中数字拉力计上显示的质量加求出，即尸=〃农（g 为重力加速度），而△厶是一个微小长度变化（mm 级）。
针对△厶的测量方法，本实验仪采用光杠杆法。
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）。
