2020年大学物理拉伸法测弹性模量实验报告

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。

拉伸法测弹性模量实验报告一、实验目的1、掌握拉伸法测量金属丝弹性模量的基本原理和方法。

2、学会使用光杠杆法测量微小长度变化。

3、学会使用游标卡尺、螺旋测微器等测量工具，提高实验操作技能。

4、学习数据处理和误差分析的方法，培养科学严谨的实验态度。

二、实验原理弹性模量是描述材料抵抗弹性变形能力的物理量。

对于一根长度为＄L$、横截面积为＄S$ 的金属丝，在受到沿其长度方向的拉力＄F$ 作用时，金属丝会伸长＄＼Delta L$。

根据胡克定律，在弹性限度内，应力与应变成正比，即＄F/S ＝ E ＼cdot ＼Delta L/L$，其中＄E$ 为弹性模量。

将上式变形可得：＄E ＝ FL/（S\Delta L)＄由于金属丝的横截面积＄S ＝＼pi d^2/4$（其中＄d$ 为金属丝的直径），且伸长量＄＼Delta L$ 通常很小，难以直接测量。

本实验采用光杠杆法来测量微小伸长量＄＼Delta L$。

光杠杆原理：光杠杆是一个带有三个尖足的平面镜，前两尖足放在平台的固定槽内，后尖足置于圆柱体小砝码上。

当金属丝伸长时，光杠杆后尖足随之下降，从而带动平面镜转动一个微小角度＄＼theta$。

通过望远镜和标尺，可以测量出平面镜转动前后标尺的读数变化＄＼Delta n$。

根据几何关系，有：＄＼Delta L ＝ b\Delta n/2D$ （其中＄b$ 为光杠杆常数，即前两尖足到后尖足的垂直距离；＄D$ 为望远镜到平面镜的距离）将其代入弹性模量的表达式，可得：＄E ＝ 8FLD/（＼pi d^2b\Delta n)＄三、实验仪器1、杨氏模量测定仪：包括立柱、底座、金属丝、砝码托盘等。

2、光杠杆及望远镜尺组：用于测量微小长度变化。

3、游标卡尺：测量金属丝的长度。

4、螺旋测微器：测量金属丝的直径。

5、砝码若干：提供拉力。

四、实验步骤1、调节仪器调节杨氏模量测定仪的底座水平，使立柱垂直于底座。

将光杠杆放置在平台上，使其前两尖足位于固定槽内，后尖足置于圆柱体小砝码上，并调整光杠杆平面镜与平台垂直。

- # -大连理工大学大学物理实验报告院（系）材料学院专业班级姓名学号实验台号实验名称拉伸法测弹性模量教师评语实验名称拉伸法测弹性模量教师评语实验目的与要求用拉伸法测定金属丝的弹性模量。

掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。

学会处理实验数据的最小二乘法。

主要仪器设备弹性模量拉伸仪（包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置），米尺，螺旋测微器实验原理和内容弹性模量有胡克定律成立在物体的弹性形变范围内，应力F S 其中的比例系数E一粗细均匀的金属丝，长度为 l，截面积为 S，一端固定后竖直悬挂，下端挂以质量为 m 的砝码；则金属丝在外力 F=mg 的作用下伸长Δl。

单位截面积上所受的作用力 F/S 称为应力，单位长度的伸长量有胡克定律成立在物体的弹性形变范围内，应力F S 其中的比例系数F/S 和Δl/l 应变成正比，即 EllF/Sl/l称为该材料的弹性模量。

性质弹性模量 E 与外力 F、物体的长度 l 以及截面积 S 无关，只决定于金属丝的材料。

实验中测定 E，只需测得 F、 S、l 和 l 即可，前三者可以用常用方法测得，而 l 的数量级很小，故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。

光杠杆原理光杠杆的工作原理如下初始状态下，平面镜为竖直状态，此时标尺读数为 n。

当金属丝被拉长 l 以后，带动平面镜旋转一角度α，到图中所示 M '位置；此时读得标尺读数为 n1 ，得到刻度变化为 n n1 n 。

Δ n 与 l 呈正比关系，且根据小量b2Bb 称为光杠杆常数）将以上关系，和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式，E 8FlBE D2b n（式中 B 既可以用米尺测量，也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量；b2Bb 称为光杠杆常数）将以上关系，和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式，E 8FlBE D2b n（式中 B 既可以用米尺测量，也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量；可以得到后者的原理见附录。

⼤学物理实验⽤拉伸法测⾦属丝的杨⽒弹性模量⼤学物理实验⽤拉伸法测⾦属丝的杨⽒弹性模量 Prepared on 22 November 2020⽤拉伸法测⾦属丝的杨⽒弹性模量⼀、实验⽬的1.学会⽤光杠杆法测量杨⽒弹性模量；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.学会不确定的计算⽅法，结果的正确表达；5.学会实验报告的正确书写。

⼆、实验仪器杨⽒弹性模量测量仪(型号见仪器上)（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、钢卷尺（0-200cm , 、游标卡尺(0-150mm,、螺旋测微器(0-150mm, 三、实验原理在外⼒作⽤下，固体所发⽣的形状变化成为形变。

它可分为弹性形变和塑性形变两种。

本实验中，只研究⾦属丝弹性形变，为此，应当控制外⼒的⼤⼩，以保证外⼒去掉后，物体能恢复原状。

最简单的形变是⾦属丝受到外⼒后的伸长和缩短。

⾦属丝长L ，截⾯积为S ，沿长度⽅向施⼒F 后，物体的伸长L ?，则在⾦属丝的弹性限度内，有：我们把E 称为杨⽒弹性模量。

如上图：=?≈=?ααα2D n tg xL n D x L ??=2 （02n n n -=?）四、实验内容 <⼀> 仪器调整1. 杨⽒弹性模量测定仪底座调节⽔平；2. 平⾯镜镜⾯放置与测定仪平⾯垂直；3. 将望远镜放置在平⾯镜正前⽅-2.0m 左右位置上；4. 粗调望远镜：将镜⾯中⼼、标尺零点、望远镜调节到等⾼，望远镜上的缺⼝、准星对准平⾯镜中⼼，并能在望远镜上⽅看到尺⼦的像；5. 细调望远镜：调节⽬镜焦距能清晰的看到叉丝，并先调节物镜焦距找到平⾯镜，然后继续调节物镜焦距并能看到尺⼦清晰的像；6. 0n ⼀般要求调节到零刻度。

<⼆>测量7. 计下⽆挂物时刻度尺的读数0n ；8. 依次挂上kg 1的砝码，七次，计下7654321,,,,,,n n n n n n n ； 9. 依次取下kg 1的砝码，七次，计下'7'65'4'3'2'1,,,,,,'n n n n n n n ；10. ⽤⽶尺测量出⾦属丝的长度L （两卡⼝之间的⾦属丝）、镜⾯到尺⼦的距离D ；11. ⽤游标卡尺测量出光杠杆x 、⽤螺旋测微器测量出⾦属丝直径d 。

大连理工大学大 学 物 理 实 验 报 告院（系） 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节实验名称 拉伸法测弹性模量教师评语实验目的与要求：1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。

2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。

3. 学会处理实验数据的最小二乘法。

主要仪器设备：弹性模量拉伸仪（包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置）， 米尺， 螺旋测微器实验原理和内容： 1. 弹性模量一粗细均匀的金属丝， 长度为l ， 截面积为S ， 一端固定后竖直悬挂， 下端挂以质量为m 的砝码； 则金属丝在外力F=mg 的作用下伸长Δl 。

单位截面积上所受的作用力F/S 称为应力， 单位长度的伸长量 Δl/l 称为应变。

有胡克定律成立：在物体的弹性形变范围内，应力F/S 和Δl/l 应变成正比， 即ll∆=E S F 其中的比例系数ll SF E //∆=称为该材料的弹性模量。

性质： 弹性模量E 与外力F 、物体的长度l 以及截面积S 无关， 只决定于金属丝的材料。

实验中测定E ， 只需测得F 、S 、l 和l ∆即可， 前三者可以用常用方法测得， 而l ∆的数量级很小， 故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。

2. 光杠杆原理光杠杆的工作原理如下： 初始状态下， 平面镜为竖直状态， 此时标尺读数为n 0。

当金属丝被拉长l ∆以后， 带动平面镜旋转一角度α， 到图中所示M ’位置； 此时读得标尺读数为n 1， 得到刻度变化为01n n n -=∆。

Δn 与l ∆呈正比关系， 且根据小量忽略及图中的相似几何关系， 可以得到n Bbl ∆⋅=∆2 （b 称为光杠杆常数） 将以上关系， 和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式， 可以得到nb D FlBE ∆=28π （式中B 既可以用米尺测量， 也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量； 后者的原理见附录。

用拉伸法测金属丝的弹性模量实验报告用拉伸法测金属丝的弹性模量实验报告引言：弹性模量是描述材料抵抗形变的能力的物理量，对于金属材料的研究和应用具有重要意义。

本实验旨在通过拉伸法测量金属丝的弹性模量，探究金属丝的力学性质。

实验目的：1. 了解弹性模量的概念和意义；2. 掌握拉伸法测量金属丝弹性模量的实验方法；3. 分析金属丝的力学性质。

实验仪器与材料：1. 弹簧秤：用于测量金属丝的受力；2. 金属丝：选用直径均匀的金属丝，如铜丝、铁丝等；3. 千分尺：用于测量金属丝的长度。

实验原理：拉伸法是一种常用的测量金属丝弹性模量的方法。

当金属丝受到外力拉伸时，会发生形变，即金属丝的长度会发生变化。

根据胡克定律，金属丝的形变与受力之间存在线性关系，即形变量与受力成正比。

通过测量金属丝的形变量和受力，可以计算出金属丝的弹性模量。

实验步骤：1. 准备金属丝和弹簧秤；2. 用千分尺测量金属丝的初始长度，并记录；3. 将金属丝固定在实验台上，并将弹簧秤挂在金属丝上；4. 逐渐增加弹簧秤的负荷，记录每个负荷下金属丝的形变量和弹簧秤的读数；5. 按照一定的负荷间隔重复步骤4，直至金属丝断裂。

实验数据处理：根据实验记录的金属丝形变量和弹簧秤读数，可以绘制出金属丝的受力-形变曲线。

根据胡克定律的线性关系，可以通过线性拟合得到金属丝的弹性模量。

实验结果：通过实验测量和数据处理，得到金属丝的弹性模量为XXX GPa。

根据实验结果，可以得出金属丝具有较高的强度和抗变形能力，适用于承受大荷载的工程应用。

实验讨论：1. 实验误差分析：在实验过程中，由于实验条件和操作技巧等因素的影响，可能会导致实验结果存在一定误差。

例如，金属丝的初始长度测量可能存在一定误差，弹簧秤读数的精度也会影响实验结果的准确性。

2. 实验改进方案：为了提高实验结果的准确性，可以采取以下改进措施：提高测量仪器的精度、增加数据采集的次数、进行多次重复实验并取平均值等。

3. 实验应用展望：金属丝的弹性模量是材料力学性质的重要指标，对于工程设计和材料选择具有重要意义。

第1篇一、实验目的1. 熟悉弹性参数测定的基本原理和方法；2. 掌握测定材料的弹性模量、泊松比等弹性参数的实验步骤；3. 培养实验操作技能和数据分析能力。

二、实验原理弹性参数是描述材料在受力后发生形变与应力之间关系的物理量。

本实验采用拉伸试验方法测定材料的弹性模量和泊松比。

1. 弹性模量（E）：在弹性范围内，应力（σ）与应变成正比，比值称为材料的弹性模量。

其计算公式为：E = σ / ε其中，σ为应力，ε为应变成分。

2. 泊松比（μ）：在弹性范围内，横向应变（εt）与纵向应变（εl）之比称为泊松比。

其计算公式为：μ = εt / εl三、实验仪器与材料1. 仪器：材料试验机、游标卡尺、引伸计、应变仪、万能试验机、数据采集器等；2. 材料：低碳钢拉伸试件、标准试样、引伸计、应变仪等。

四、实验步骤1. 准备工作：将试样安装到材料试验机上，调整好试验机夹具，检查实验设备是否正常；2. 预拉伸：对试样进行预拉伸，以消除试样在安装过程中产生的残余应力；3. 拉伸试验：按照规定的拉伸速率对试样进行拉伸，记录拉伸过程中的应力、应变等数据；4. 数据处理：根据实验数据，计算弹性模量和泊松比；5. 结果分析：对比实验结果与理论值，分析误差产生的原因。

五、实验结果与分析1. 弹性模量（E）的计算结果：E1 = 2.05×105 MPaE2 = 2.00×105 MPaE3 = 2.03×105 MPa平均弹性模量E = (E1 + E2 + E3) / 3 = 2.01×105 MPa2. 泊松比（μ）的计算结果：μ1 = 0.296μ2 = 0.293μ3 = 0.295平均泊松比μ = (μ1 +μ2 + μ3) / 3 = 0.2943. 结果分析：实验结果与理论值较为接近，说明本实验方法能够有效测定材料的弹性参数。

实验过程中，由于试样安装、试验机夹具等因素的影响，导致实验结果存在一定的误差。

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。

清华大学实验报告系别：航天航空学院班号：航04班姓名：张大曦（同组姓名：） 作实验日期：2020年9月28日教师评定：实验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式； （2）把握螺旋测微计和读数显微镜的利用； （3）学习用逐差法处置数据。

二、实验原理1.弹性模量及其测量方式弹性形变范围内，正应力与线应变成正比，即F L E S Lδ= 式中的比例系数//F SE L Lδ=称作材料的弹性模量利用本实验中直接测量的数据，可将上式进一步写为24FLE D Lπδ=测量钢丝的弹性模量的方式是将钢丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对钢丝施加力F ，测出钢丝相应的伸长量L δ，即可求出E 。

2.逐差法处置数据为了充分利用实验中取得的数据，利用下式计算L δ，()()()617210555y y y y y y L δ-+-++-=⨯该方式称为逐差法，能够减小测量的随机误差和测量仪器带来的误差。

三、实验仪器包括支架、读数显微镜、底座、钢尺和螺旋测微计（别离用来测量钢丝长度和直径）。

四、实验步骤与注意事项（1）调整钢丝竖直。

（2）调剂读数显微镜。

先粗调再细调。

（3）测量。

测量钢丝长度L 及其伸长量L δ。

再用螺旋测微计在钢丝的不同地址测量其直径D ，测6次，并在测量前跋文录螺旋测微计的零点d 各3次。

五、 数据表格及数据处置1. 测量钢丝长度L 及其伸长量L δ仪器编号；钢丝长度L=mm 。

利用测量值i l 与平均值l 及标准误差公式l S =取得：l S == mml 的仪器误差：=∆仪ll 的不确信度：l ∆== mm5l L δ=，进一步求出L δ及其不确信度l δ∆：0.2654mm 5lL δ== 0.03951580.0079mm 55l l δ∆∆=== ()0.26540.0079mm l L δδ∴+∆=+2. 测定钢丝直径D测定螺旋测微计的零点d 测量前____,___,____ 测量后____,____,____平均值=d mm钢丝的平均直径=D mm0.2310.0070.224mm D D d =-=-=利用测量值i D 与平均值D 及标准误差公式D S =取得：D S ==0.001414mm =0.004mm ∆≈仪D 0.004243∴∆===3. 总不确信度计算由计算公式推导出E 的相对不确信度的公式E E ∆=实验室给出0.5%FF∆=，3mm L ∆≈，其余的D ∆、L δ∆项按上述数据处置进程所得值代入，计算出EE∆=0.04853= 24FL E D Lπδ= ()31123340.29.899910 1.8710Pa 0.224100.265410E π---⨯⨯⨯⨯∴==⨯⨯⨯⨯11110.047640.04853 1.87100.09110Pa E E ∴∆=⨯=⨯⨯=⨯()111.870.0910Pa E ∴=±⨯结论：拉伸法能够测量钢丝的弹性模量，由于实验仪器的周密程度有限，所得的弹性模量的不确信度较大。

一、实验目的1. 掌握拉伸法测定材料弹性模量的原理和方法。

2. 了解实验过程中误差的来源及处理方法。

3. 培养学生严谨的科学态度和实验操作技能。

二、实验原理弹性模量（E）是衡量材料弹性变形能力的重要物理量。

根据胡克定律，在弹性范围内，应力（σ）与应变（ε）成正比，即σ = Eε。

其中，E为材料的弹性模量，σ为应力，ε为应变。

本实验采用拉伸法测定材料的弹性模量。

实验中，通过测量材料在拉伸过程中受到的拉力（F）和对应的伸长量（ΔL），以及材料的初始长度（L0）和截面积（S0），根据公式 E = (FΔL) / (S0ΔL0) 计算出材料的弹性模量。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 拉伸试验机：用于施加拉力，测量材料的伸长量。

- 螺旋测微计：用于测量材料的截面积。

- 米尺：用于测量材料的初始长度。

- 光杠杆：用于放大测量微小伸长量。

- 标尺：用于读取光杠杆放大后的伸长量。

2. 实验材料：- 标准金属丝：用于测定弹性模量。

四、实验步骤1. 将金属丝固定在拉伸试验机的夹具上，确保金属丝与拉伸方向一致。

2. 使用螺旋测微计测量金属丝的初始截面积（S0）。

3. 使用米尺测量金属丝的初始长度（L0）。

4. 将金属丝的一端固定在光杠杆的支架上，另一端固定在标尺上。

5. 调整光杠杆，使光杠杆与标尺垂直。

6. 在金属丝的另一端施加拉力，逐渐增加拉力，同时观察光杠杆的偏转角度。

7. 当光杠杆偏转角度达到一定值时，停止增加拉力，保持拉力不变。

8. 记录光杠杆偏转角度和对应的伸长量。

9. 重复上述步骤，至少进行三次实验，以减小误差。

10. 根据实验数据，计算金属丝的弹性模量。

五、实验数据与处理1. 记录实验数据，包括金属丝的初始截面积（S0）、初始长度（L0）、拉力（F）、伸长量（ΔL）和光杠杆偏转角度。

2. 根据公式 E = (FΔL) / (S0ΔL0) 计算出金属丝的弹性模量。

3. 分析实验数据，判断实验结果的可靠性。

用拉伸法测金属丝的弹性模量实验报告
实验目的：
学习拉伸法测定金属丝弹性模量的原理和方法；掌握实验操作技能。

实验原理：
拉伸法是指在金属丝两端施加张力，通过测量金属丝的伸长量和所施育的张力之间的关系，求出金属丝的弹性模量。

实验器材和试剂：
弹簧秤、金属丝、游标卡尺、数显米林卡片
实验步骤：
1.量取一段长约40cm的金属丝，将其端头用小钳子夹住。

2.将一端的金属丝固定在实验室的万能拉伸机上，另一端通过测力计和弹簧秤连接起来。

3.调整好万能拉伸机的速度和距离，开始进行拉伸测试。

4.当金属丝被拉伸到一定程度后，用游标卡尺测量金属丝的直径，在伸长期间记录金属丝被拉伸的长度与拉力的关系，并记录数据。

5.测试完毕后，将金属丝取下，并用米林卡片量取其直径，将直径数据代入计算公式中计算弹性模量。

实验结果：
按照上述实验步骤，得到的实验数据如下表所示：
拉力（N）伸长量（mm）
1200 0.5
1800 0.8
2400 1.2
3000 1.3
3600 1.4
4200 1.5
4800 1.6
计算弹性模量：
根据多组实验数据，可以计算出金属丝的弹性模量为189.23GPa。

实验结论：
通过拉伸法测定金属丝的弹性模量，这种方法简单实用。

在实验过程中，为了取得更加精确的数据。

我们需要对实验过程中所使用的仪器进行校验，并且尽量保证实验条件的稳定性。

通过实验可以得知，应变与应力成正比关系，金属丝材料的弹性模量是一个重要的材料力学性能参数，在工程设计，实验研究等方面有广泛的应用。

实验名称用拉伸法测材料的弹性模量实验目的用拉伸法测量钢丝弹性模量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 ，0.0lmm)、游标卡尺(13cm ，0.02mm)、钢卷尺(3m ，1mm)、钢丝。

实验原理通过公式LL AF E ∆=计算钢丝弹性模量，代入钢丝的数据得 L d mgL E ∆=24π其中mg 为钢丝上拉力，m 为钢丝下数字拉力计示数，L 为钢丝长度，由钢尺测量，d 为钢丝直径，由千分尺测量，钢丝伸长量L ∆数值很小，一般在十分之几毫米量级，用一般量具不易测出，本实验将采用光杠杆方法来测量。

光杠杆放大原理光杠杆动足搭在钢丝下夹头平面上，当钢丝受力产生微小伸长量L ∆，光杠杆动足尖便随着下夹头上表面一起下降，从而带动光杠杆平面镜转动角度θ，根据光的反射定律--入射角等于反射角--可知， 在出射光线（即进入望远镜的光线）不变的情况下，入射光线转动了 2θ，在标尺上对应刻度为 2x用l 表示平面镜转轴与动足尖之间的水平距离。

由于 l >>L ∆，所以θ 和2θ很小。

即H O x ≈2（Ox ₂垂直于观测面） θ⋅≈∆l L θ2⋅≈∆H x所以x HlL ∆⋅=∆2 得到最终伸长量L ∆实验步骤①仪器调节 实验架调节：确保上下夹头均夹紧钢丝，防止钢丝在受力过程中与夹头发生相对滑移，且平面镜能自由转动。

将光杠杆动足尖自由地放置在下夹头上表面，使动足尖能随之一起上下移动，但不能碰触钢丝。

将 LED 灯箱电源线连接到数字拉力计面板上的直流电源插孔上， 将拉力传感器信号线接入拉力计传感器接口上。

打开数字拉力计，LED 灯箱点亮呈黄绿色，标尺刻度清晰可见。

数字拉力计面板上显示此时加到钢丝上的力。

旋转施力螺母，给钢丝施加一定的预拉力 m₀（2.00 kg 左右），将钢丝原本可能存在弯折的地方拉直。

望远镜调节： 粗调望远镜使望远镜镜筒大致水平，且望远镜镜筒中心线与平面镜转轴等高；使望远镜前沿与平台板边缘的水平距离约 20~30cm 。

拉伸法测弹性模量实验报告摘要：本实验采用拉伸法测定了某种材料在不同应力下的伸长量，计算出相应的本应变和应力值，并绘制应力-应变曲线。

根据曲线拟合得到该材料的弹性模量为81.3GPa。

实验结果表明，拉伸法能够精确测定材料的弹性模量，并且该实验具有一定的可靠性。

引言：弹性模量是材料力学性能的重要参数之一，广泛应用于机械工程、材料科学、建筑工程等领域。

拉伸法是一种常用的测定材料弹性模量的方法，其原理是在一定的拉伸力下观察材料的伸长变化，根据伸长量与拉力的关系计算出材料的弹性模量。

本实验旨在通过拉伸法测定某种材料的弹性模量，以此掌握拉伸法的方法和操作技巧。

实验设计与方法：1. 材料选择：选用某种标准硬度的钢材。

2. 实验器材：拉伸试验机、夹具、电压表。

3. 实验过程：（1）根据实验要求制备标准材料试件。

（2）将试件夹紧在拉伸试验机上，并调整力传感器的位置。

（3）设置试验参数，如拉伸速度、拉伸量等。

（4）逐步施加拉伸力，并记录相应的拉伸量和试件断裂时的拉伸力值。

（5）根据拉伸试验数据计算出材料的应力、应变和弹性模量，并绘制应力-应变曲线。

实验结果及分析：通过本次实验测定，得到钢材的弹性模量为81.3GPa。

具体结果如下：最大拉伸力：10765.37N杨氏模数：81.3GPa本条试件的直径D：5.0mm本条试件的长度L0：50mm本条试件的截面积A0：19.63mm^2最大拉伸长度△L：1.7000mm应变率ε：0.0866mm/mm应力值σ：548.5MPa弹性模量E：81.3GPa此外，我们还通过绘制应力-应变曲线来分析材料的弹性行为。

曲线近似呈现直线段，表明所选材料具有较好的弹性特性。

同时，本实验的结果具有一定的可靠性和准确度。

结论：本实验通过拉伸法测定了某种材料的弹性模量，并得出弹性模量为81.3GPa，表明所选材料具有良好的弹性性能。

此外，应力-应变曲线的绘制也表明该材料具有较好的弹性行为，实验结果具有一定的可靠性和准确度。

《拉伸法测弹性模量》实验报告一、 实验原理实验结果指出，在弹性形变范围内，正应力和线应变成正比，即LL E S F δ= 于是，弹性模量LL SF E //δ=在本实验中，LD FLE δπ24=其中，Ｅ为弹性模量。

Ｆ为外力，Ｌ为金属棒长，Ｄ为棒的直径，δＬ为在外力Ｆ下的伸长量。

二、 实验步骤１． 调整钢丝竖直。

先挂上砝码钩拉直钢丝，在调整底座螺钉使钢丝夹具不和周围支架碰蹭。

２． 调节读数显微镜，使叉丝和标记线无视差。

调节显微镜的位置，使像距和物距之比为１：１。

３． 测量δＬ。

每加一个砝码记录一次刻度值。

４． 测量Ｄ6次，并在测量前后记录螺旋测微计的零点d 各3次。

三、 数据表格１． 测钢丝长度Ｌ及其伸长量δＬ仪器编号 10 ； 钢丝长度Ｌ＝ 1045 ㎜()mm L mm mm mmn xxmm l L sl l l isl l 007.0216.0007.051033.003.0101.02222±=∴=∆=∆=∆+∆=∆=--=∆⨯=∆∑δδδδ仪仪２． 测钢丝直径Ｄ测定螺旋测微计的零点d （单位㎜） 测量前 -0.004 ， -0.003 ， -0.003 ；测量后 -0.002 ， -0.002 ， -0.002 。

平均值d = -0.003 ㎜钢丝的平均直径D = 0.232 ㎜mmD mms mm mm s DD D 006.0232.0006.0004.0004.022±=∴=∆+=∆=∆=仪仪３． 总不确定度的计算和最后结果GPaE GPaEEE E GPa L D FL E L D LF E E L D L F 4.23.2244.23.2244011.0222222±=∴=∆=∆===⎪⎭⎫⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆δπδδ。

拉伸法和动力学法测量弹性模量-实验报告一、实验目的2. 掌握实验操作技能，了解实验现象和数据分析方法；3. 培养实验思维和团队合作精神，提高实验综合能力。

二、实验原理1. 拉伸法测量弹性模量弹性模量(E) 是衡量材料刚性和弹性变形能力的物理量，描述了材料在受到力的作用下发生单位长度的变化。

根据胡克定律，弹性模量可以表示为：$$E=\frac{\Delta F}{\Delta L}×\frac{L}{A}$$其中 $\Delta F$ 为受力差，$\Delta L$ 为变形差，L 为杆长度，A 为杆截面积。

因此，只要在一定的应力范围内，通过施加外力并测量杆子的形变量，可以求出材料的弹性模量。

动力学法是利用机械振动的原理测量材料的弹性模量。

它通过在固体杆上施加激励，在充分振荡的条件下记录不同位置的振动响应，从而得到杆子的自然频率。

根据固体物理学原理，弹性模量可以表示为：$$E=\frac{4π^2 ρLf^2}{Aω^2}$$其中，ρ 为材料密度，f 为自然频率，L 为杆长，A 为截面面积，ω 是材料物理常数。

因此，只要通过测量杆子的振动响应和激励频率，还可以求出材料的弹性模量。

三、实验仪器和设备1. 弹性模量实验仪器(包括仪器底座、仪器身、振幅调节器、标准膨胀形变计、手动弹簧测量器、杞式拉伸仪、压换自动调整系统、高精度电子称、电脑控制系统)2. 示例杆四、实验步骤1. 安装示例杆并调整磁铁。

2. 将弹性模量实验仪器上的记录表格和标准膨胀形变计设置为初始状态。

3. 按下开始按钮和自动控制系统按钮，拉伸示例杆。

4. 每 5N 加一次力，记录受力差和长度差数据。

5. 得出在各个拉伸力下的长度差和弹性模量。

第二部分：动力学法测量弹性模量1. 安装示例杆，并将其真空吸附在仪器底座上。

2. 开始振动模拟，依次测量每个位置的振动响应。

3. 测量每个位置的响应频率，记录数据并计算弹性模量。

4. 比较拉伸法和动力学法的结果，并对实验误差进行讨论五、实验数据处理和结果分析| 强度(N) | 长度差(cm) | 弹性模量(GPa) || :------: | :--------: | :----------: || 5.0 | 0.08 | 10.42 || 10.0 | 0.16 | 10.41 || 15.0 | 0.23 | 10.46 || 20.0 | 0.31 | 10.26 || 25.0 | 0.38 | 10.35 || 30.0 | 0.46 | 10.46 || 35.0 | 0.53 | 10.38 || 40.0 | 0.62 | 10.28 || 45.0 | 0.71 | 10.13 || 50.0 | 0.80 | 10.06 |2. 动力学测量法得到的弹性模量值为 10.30 GPa。

清华大学测量弹性模量试验物理实验完整报告班级姓名学号结稿日期：弹性模量的测量实验报告一、拉伸法测弹性模量1.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。

2.实验原理（1）弹性模量及其测量方法对于长度为L、截面积为S的均匀的金属丝，将外力F作用于它的长度方向，设金属丝伸长量为δL。

定义单位横截面上的垂直于横截面的作用力F/S为正应力，而金属丝的相对伸长量δL/L为线应变。

根据胡克定律，在弹性形变范围内，正应力与线应变成正比，表达式为：F S =EδLL（1）式中比例系数E=F/SδL/L称作材料的弹性模量，与材料本身的性质有关。

在本实验中，设钢丝的直径为D，则钢丝的弹性模量可进一步表示为：E=4FLπD²δL（2）公式（2）即为本实验的计算公式。

在实验中，我们将钢丝悬挂于支架上，固定一端，在另一端加砝码，钢丝所受到的沿长度方向的力F由砝码的重力F=mg表示。

用读数显微镜可以测出钢丝相应地伸长量δL（微小量）。

此外，钢丝长度L用钢尺测量（本实验中钢丝长度数据已给出），钢丝直径用螺旋测微计测量。

3.实验仪器竖直金属支架，读数显微镜，支架底座，螺旋测微计。

4. 实验步骤(1)调整钢丝竖直。

钢丝下端应先挂砝码钩，用以拉直钢丝。

调节底座螺钉，使得底座水平，保持钢丝以及下端夹具不与周围碰蹭。

(2)调节读数显微镜。

首先粗调显微镜高度，使得显微镜与标记线（细铜丝）同高。

然后进行细调，先调节目镜看到叉丝清晰的像，再前后移动镜筒看清标记线，使标记线的像与叉丝无视差。

(3)测量：测量钢丝长度L及其伸长量δL。

先读出无砝码，仅有砝码钩（质量为0.200kg）时标记线的位置（反映在鼓轮上），然后在砝码钩上每加一个砝码（质量均为0.200kg），读下一个位置yi。

先从无砝码逐步增加到九个砝码，增加完毕后，消除空程影响后，再依次递减到无砝码，又得一组数据。

用螺旋测微计在钢丝的不同地方测量直径D共6次，测量前后记录下螺旋测微计的零点d各3次。

拉伸法测弹性模量实验报告拉伸法测弹性模量实验报告引言弹性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后恢复原状的能力。

拉伸法是测量弹性模量的常用实验方法之一。

本实验旨在通过拉伸试验，利用拉伸应变和应力之间的线性关系计算材料的弹性模量。

实验装置和步骤实验装置包括拉伸试验机、标准试样、测量仪器等。

首先，将标准试样固定在拉伸试验机上，并根据试样的尺寸和形状调整夹具。

然后，通过调整拉伸试验机的控制参数，如加载速度和加载方式，开始进行拉伸试验。

在试验过程中，通过测量试样的应变和应力，记录下拉伸过程中的数据。

数据处理和分析通过实验得到的数据，可以计算出试样的应变和应力。

应变可以通过测量试样的伸长量和试样的初始长度来计算得到。

应力可以通过加载力和试样的横截面积来计算得到。

根据拉伸应变和应力之间的线性关系，可以绘制应力-应变曲线。

在线性阶段，应力与应变成正比，斜率即为弹性模量。

讨论和结果在实验中，我们选择了不同的材料进行拉伸试验，得到了应力-应变曲线，并计算出了相应的弹性模量。

结果显示，不同材料的弹性模量存在差异。

这是因为材料的组成和结构决定了其力学性质。

例如，金属材料由于具有紧密排列的晶格结构，其弹性模量通常较高。

而聚合物材料由于分子链之间的相互作用较弱，其弹性模量通常较低。

此外，实验中还发现，拉伸速度对材料的弹性模量也有影响。

当拉伸速度较快时，试样的变形速度较大，材料的内部结构可能无法及时调整，导致弹性模量的测量值偏低。

相反，当拉伸速度较慢时，试样的变形速度较小，材料的内部结构有足够的时间进行调整，弹性模量的测量值更加准确。

结论通过拉伸法测量弹性模量的实验，我们得出了以下结论：材料的组成和结构决定了其弹性模量的大小；不同材料的弹性模量存在差异；拉伸速度对弹性模量的测量结果有影响。

实验结果对于材料工程和设计具有重要意义，可以帮助工程师选择合适的材料，并预测材料在实际应用中的性能。

总结拉伸法测弹性模量是一种常用的实验方法，通过测量应变和应力，可以计算出材料的弹性模量。

弹性模量的测量实验报告一、拉伸法测量弹性模量 1、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) 学习用逐差法处理数据。

2、实验原理（1）、杨氏模量及其测量方法本实验讨论最简单的形变——拉伸形变,即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用而发生伸 长的形变(称拉伸形变)。

设有一长度为L ,截面积为S 的均匀金属丝,沿长度方向受一外力F 后金属 丝伸长δL 。

单位横截面积上的垂直作用力F /S 成为正应力,金属丝的相对伸长δL /L 称为线应变。

实 验结果指出,在弹性形变范围内,正应力与线应变成正比,即LL E S F δ= 这个规律称为胡克定律，其中LL SF E //δ=称为材料的弹性模量。

它表征材料本身的性质,E 越大的材料,要使他发生一定的相对形变所需 的单位横截面积上的作用力也越大，E 的单位为Pa(1Pa = 1N/m 2; 1GPa = 109Pa)。

本实验测量的是钢丝的弹性模量,如果测得钢丝的直径为D ,则可以进一步把E 写成:LD FLE δπ24=测量钢丝的弹性模量的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D 用螺旋测微计测量,力F 由砝 码的重力F = mg 求出。

实验的主要问题是测准δL 。

δL 一般很小,约10−1mm 数量级,在本实验中用 读数显微镜测量(也可利用光杠杆法或其他方法测量)。

为了使测量的δL 更准确些,采用测量多个δL 的 方法以减少测量的随机误差,即在钢丝下端每加一个砝码测一次伸长位置,逐个累加砝码,逐次记 录伸长位置。

通过数据处理求出δL 。

（2）、逐差法处理数据
如果用上述方法测量10 次得到相应的伸长位置y1,y2,...,y10,如何处理数据,算出钢丝的伸长量δL呢?
我们可以由相邻伸长位置的差值求出9 个δL,然后取平均,则从上式可以看出中间各y i都消去了,只剩下y10 −y1 9,用这样的方法处理数据,中间各次测量结果均未起作用。

竭诚为您提供优质文档/双击可除拉伸法测弹性模量实验报告篇一：北航基础物理实验报告---拉伸法测量钢丝弹性模量目录摘要 (4)关键词： (4)Abstract........................................... ..4Keywords:.......................................... .5一、实验原理 (5)（1）弹性模量简介 (5)（2）光杠杆放大原理 (7)二、实验仪器 (9)三、实验步骤 (9)（1）装置调节前的初步观察 (9)（2）调整弹性模量测量系统 (9)（3）测量数据 (11)（4）实验中注意的问题： (11)（5）数据处理 (11)四、实验数据记录与处理 (12)（1）计算钢丝弹性模量 (12)（2）计算钢丝弹性模量的不确定度....................(:拉伸法测弹性模量实验报告)13五、实验讨论 (15)（1）误差分析 (15)（2）实验调节经验总结 (17)六、实验改进意见 (18)1、测量钢丝长度L方式的改进。

(18)2、测量装置调节方式的改进。

(19)3、测量伸长量c方式的改进。

(19)4、整体测量方案改进 (20)七、收获与建议 (20)收获 (21)建议 (22)参考文献 (23)摘要弹性模量即物体弹性变形难易程度，它是材料形变与应力关系的表征，用e表示。

在实验室测量过程中若施加外力使材料发生微小形变，则肉眼难以读数，若增大载荷则会使得材料发生塑性变形，故此实验中采用光杠杆系统将微小变形放大。

研究性报告介绍了实验的基本原理与步骤，进行了数据处理与不确定度计算，以及误差来源的定量分析，给出了调节光路技巧，并对使用的实验仪器提出了改进的建议。

关键词：弹性模量光杠杆放大微小位移Abstractelasticmodulus,whichisrepresentedbye,describesthede greeofdifficultyofthephysicalelasticdeformation,par ticularlytherelationshipbetweenmaterialdeformationa ndstress.Intheprocessoflaboratorymeasurements,thedeformationofthematerialcausedbytheexternalforceistoo slighttobevisiblewiththenakedeye;however,itwillturntoplasticdeformationifcontinueinc reasingtheload,sotheopticalleversystemisusedinthise xperimenttoenlargethetinydeformation.Thispaperprese ntsthebasicstepsoftheexperiment,thedataprocessing,u ncertaintycalculationandquantitativeanalysisbasedon theexperimentaldataonthesourcesoferror,aswellasgive sthemethodforadjustingtheopticalpath,andsomesuggest ionstoimprovetheuseoflaboratoryinstruments.Keywords:elasticmodulusopticallevermicro-displacementamplifi cation一、实验原理（1）弹性模量简介弹性模量的定义：理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。