静态拉伸法测材料的杨氏模量实验报告

望远镜内就可见到标尺上刻线像了。
(c). 调节望远镜的叉丝与焦距，要求十字准线叉丝像与米尺刻线 像位于同一平面，即无视差。确定叉丝横线对准的标尺数 。
注意此时仪器已调好，在测量时不能再调了！
3.开始测量前放一两个槽码，从望远镜里观察标尺示数的 变化，记下初位置。 4. 在钩码上逐次加0.5千克槽码，记下标尺示数 n ，直 i 到4.5千克。再每减一个槽码，记录一次示数 n ，直 i 到减完。 5. 用卷尺测L, D, b各一次，测b时，可先在纸上压出印， 在测此印。 6. 用螺旋测微器测量钢丝直径d，选上中下不同方位共测 5次。
静态拉伸法测量钢丝的杨氏模量
北京化工大学
一、实验目的
1. 学会用光杠杆放大法测量微小长度的变化。 2. 学会测定金属丝弹性杨氏模量的一种方法。 3. 学习用逐差法处理数据。
二、实验仪器
杨氏弹性模量测量仪、 光杠杆、砝码、千分尺、钢
卷尺、标尺、望远镜等。
杨氏模量测量仪
望远镜
三、原理
任何物体在外力作用下都会发生形变，当形变不超 过某一限度时，撤走外力之后，形变能随之消失，这种 形变称为弹性形变。如果外力较大，当它的作用停止时， 所引起的形变并不完全消失，而有剩余形变，称为塑性
光杠杆是根据几何光学原理，设计而成的一种灵敏度较高
的测量微小长度或角度变化的仪器。
右图是光杠杆放大原理图
假设开始时，镜面M的法 线正好是水平的，则从光 源发出的光线与镜面法线 重合，并通过反射镜M反 射到标尺n0处。当金属丝 伸长ΔL，光杠杆镜架后夹 脚随金属丝下落
ΔL，带动M转一θ角，镜面至 M，法线也转过同一角度，根 据光的反射定律，光线On0和光线On的夹角为2θ。
形变。发生弹性形变时，物体内部产生恢复原状的内应

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．

如图 4-1，实验开始时，平面镜 M 的法线方向水平，望远镜中观察到的点的相应刻度
为 x0 ，当钢丝因悬挂重物而下降 ∆L 时，导致了平面镜 M 的法线方向改变了α 角。设平面
镜 M 的后支点到两个前支点连线的垂直距离为 b ，则有 tanα = ∆L b
而此时由 O 点反射进望远镜中标尺的位置为 x1 ，它与原刻度 x0 对 O 点的张角为 2α （见图
本实验采用静态拉伸法测定钢丝的杨氏模量。
●实验目的与要求：
1.学会用伸长法测量金属丝的杨氏模量； 2.掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法； 3.学会用逐差法处理数据。
●实验仪器：
杨氏模量仪、光杠杆装置、望远镜、水平仪、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、钢卷尺
●实验原理：
任何固体在外力作用下都要产生形变，如果外力较小，当外力停止作用，形变随之消
6.记录十字叉丝初始读数 x0 ，依次增加一个砝码，记录相应的读数 x1、x2 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅x6、x7
7.再加一块砝码，不记录其读数，稍后，逐个减少砝码，记录相应的读数 x7' 、x6' 、⋅ ⋅ ⋅ x1'、x0' 。
计算两次的平均值。
8.用螺旋测微器（千分尺）测金属丝的直径 d ，分别在金属丝的上、中、下不同部位、不 同方向进行多次测量。用游标卡尺测量光杠杆长 b 多次（采用压足印）。用钢卷尺测金属丝 的长度 L 一次，测量标尺到光杠杆镜面的距离 D 一次。 9.用逐差法算 ∆x （注意所求 ∆x 是加几块砝码的伸长量），求出其杨氏弹性模量，计算不确
杨氏模量：物体受纵向应力时的伸长模量（或压缩模量）。
一根均匀的金属丝，长度为 L ，截面积为 S ，在受到沿长度方向的外力 F 的作用时发

一、实验目的1. 理解杨氏模量的概念及其在材料力学中的重要性；2. 掌握杨氏模量的测定方法，包括实验原理、实验步骤和数据处理；3. 培养学生严谨的实验态度和实际操作能力。

二、实验原理杨氏模量（E）是描述材料在弹性范围内应力与应变成正比关系的物理量，其定义式为：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模量，实验原理如下：1. 将金属丝固定在拉伸试验机上，一端固定，另一端施加拉伸力；2. 测量金属丝的原始长度L0和受力后的长度L；3. 计算金属丝的伸长量ΔL = L - L0；4. 根据胡克定律，在弹性范围内，应力σ与伸长量ΔL成正比，即σ = Eε；5. 由上述公式，可得杨氏模量E = σΔL/(L0A)，其中A为金属丝的横截面积。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜、标尺、千分尺、游标卡尺、米尺、砝码、金属丝等；2. 实验材料：金属丝（长度约1米，直径约0.1毫米）。

四、实验步骤1. 准备实验仪器，检查设备是否完好；2. 将金属丝固定在杨氏模量测定仪的支架上，调整支架使金属丝铅直；3. 使用游标卡尺测量金属丝的直径d，计算横截面积A = πd²/4；4. 将金属丝一端固定在支架上，另一端连接到拉伸试验机；5. 在金属丝上施加一定的拉伸力，观察并记录金属丝的原始长度L0；6. 拉伸金属丝至一定长度，记录受力后的长度L；7. 重复步骤5和6，进行多次测量，以减小误差；8. 计算金属丝的伸长量ΔL和杨氏模量E。

五、数据处理与结果分析1. 将实验数据整理成表格，包括金属丝的直径、原始长度、受力后的长度、伸长量和杨氏模量；2. 计算每组数据的平均值，以减小误差；3. 分析实验结果，与理论值进行比较，探讨误差来源。

六、实验结论1. 通过本实验，成功测定了金属丝的杨氏模量；2. 实验结果表明，本实验测得的杨氏模量与理论值基本一致；3. 实验过程中，操作规范，数据处理合理，误差在可接受范围内。

拉伸法测杨氏模量实验报告一、实验目的1、学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。

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、学会用逐差法处理实验数据。

二、实验原理杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。

设一根粗细均匀的金属丝，长度为＼（L\），横截面积为＼（S\），受到沿长度方向的拉力＼（F\）时，金属丝伸长了\（＼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，即：＼＼frac{F}｛S} ＝ E ＼times ＼frac{＼Delta L}｛L}＼其中＼（E\）就是杨氏模量。

本实验中，金属丝的横截面积＼（S ＝＼pi d^2/4\）（＼（d\）为金属丝的直径）。

由于伸长量\（＼Delta L\）很小，难以直接测量，我们采用光杠杆放大法来测量。

光杠杆装置由光杠杆镜、望远镜和标尺组成。

光杠杆镜的前脚放在固定平台上，后脚放在金属丝的夹具上。

当金属丝伸长或缩短\（＼Delta L\）时，光杠杆镜后脚会随之升降\（＼Delta n\），通过望远镜和标尺可以测量出\（＼Delta n\）。

根据几何关系，有：＼＼frac{＼Delta L}｛b} ＝＼frac{＼Delta n}｛D}＼其中＼（b\）为光杠杆后脚到前两脚连线的垂直距离，＼（D\）为望远镜到光杠杆镜面的水平距离。

联立上述式子，可得杨氏模量的表达式为：＼E ＝＼frac{8FLD}｛＼pi d^2 b ＼Delta 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、米尺等。

四、实验步骤1、调节仪器调节杨氏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，调节光杠杆平面镜的俯仰，使其镜面大致垂直。

调节望远镜，使其与光杠杆平面镜等高，并且能够清晰地看到平面镜中的标尺像。

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。

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 。

用拉伸法测杨氏模量实验报告1. 实验背景与目的咱们今天要聊的可是个很有趣的实验——用拉伸法测杨氏模量。

这可是物理学里的一项经典测试，听起来有点儿高大上，但其实也没那么复杂。

简单来说，杨氏模量就是用来描述材料弹性的一个参数。

打个比方，你拿着一根橡皮筋，拉它的时候它会变长，放手后又会弹回去。

杨氏模量就像是告诉你这根橡皮筋有多“坚韧”，拉得越长，它能“忍受”的压力就越大。

实验的目的是为了通过实际的拉伸实验来测量这个杨氏模量，从而了解材料的弹性特性。

是不是有点像探险，揭开材料弹性的神秘面纱呢？2. 实验准备与步骤2.1 实验器材与材料首先，咱们得准备好一些实验器材。

首先是拉伸机，这个大家可以想象成一台很牛的机器，能精准地拉伸材料。

然后是标准化的试样，比如钢丝、铝合金片，这些都是我们要测试的对象。

还需要一个测量装置，可以是精密的游标卡尺，或者更高大上的电子测量工具。

最后，记录数据的工具，比如笔记本、计算器等也少不了。

材料的选择可是至关重要的，不同的材料会有不同的杨氏模量，所以挑选材料时可得仔细点儿，别让它们在测试中搞什么“小动作”。

2.2 实验步骤实验的步骤其实也很有意思。

首先，你得把试样固定在拉伸机上，这就像是给材料系上安全带，准备开始“拉力测试”了。

然后慢慢增加拉伸的力量，这时候你会看到试样变得越来越长。

别急，慢慢来，别让它一瞬间被拉断了。

接着，记录下在不同拉力下试样的长度变化。

像做数学题一样，做好每一步的数据记录，确保没有遗漏。

最后，当试样被拉到一定程度时，它可能会断裂。

这个时候，你得小心翼翼地测量它断裂前后的长度变化，计算出杨氏模量的值。

3. 数据处理与结果分析3.1 数据处理数据处理是实验中很重要的一部分。

你得将记录的数据整理成表格，这样就能清晰地看到不同拉力下材料的伸长量了。

计算杨氏模量的公式是：( E =frac{sigma{varepsilon )，其中 (sigma) 是应力，(varepsilon) 是应变。

杨氏模量实验报告开展实验自然要写实验报告，杨氏模量实验报告怎样写呢?那么，下面是给大家整理收集的杨氏模量实验报告相关范文，仅供参考。

杨氏模量实验报告1【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DL/L)它反映了物体形变的大小。

用公式表达为： (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DL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。

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。

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。

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）。

用拉伸法测金属丝的杨氏模量报告杨氏模量是用来描述固体材料在受力时的弹性特性的重要参数，可以描述材料在受力时的抗拉能力和变形能力。

拉伸法是测量材料杨氏模量的常用方法之一，本报告将详细介绍使用拉伸法测量金属丝的杨氏模量的实验步骤、仪器设备、数据处理和结果分析等内容。

一、实验目的：本实验的目的是通过拉伸法测量金属丝的杨氏模量，从而了解金属丝的力学性质。

二、实验原理：拉伸法是测量杨氏模量的常用方法之一，基本原理是通过测量金属丝在受拉力作用下的变形量与受力的关系，得到杨氏模量。

三、实验仪器设备：1.金属丝样品（材料：金属丝）；2.拉力机；3.游标卡尺等测量工具；4.外力计。

四、实验步骤：1.准备工作：a.将金属丝剪成合适的长度，并用离心机清洗干净；b.按照实验要求，在拉力机上安装好金属丝样品，并调整好拉力机的参数。

2.实验测量：a.测量金属丝样品的初始长度和直径，并记录测量结果；b.在拉力机上施加一个逐渐增大的拉力，记录拉力和相应的伸长量。

3.数据处理：a.根据实验测量结果，计算金属丝的应变（单位长度的伸长量），并绘制应变-应力图；b.根据应变-应力图中线性部分的斜率，计算金属丝的杨氏模量。

五、结果分析：根据实验测量的数据和计算结果，可以得到金属丝的杨氏模量。

根据实验测量的应变-应力图中线性部分的斜率，可以计算出杨氏模量的数值。

六、实验注意事项：1.实验过程中需要注意安全，避免发生意外情况；2.测量金属丝的长度和直径时，要使用合适的测量工具进行准确测量；3.在实验过程中需要仔细记录实验数据，并及时进行数据处理；4.在数据处理过程中需要注意计算的准确性和可靠性。

七、实验总结：通过本次实验，成功使用拉伸法测量了金属丝的杨氏模量。

实验过程中，需要仔细操作测量仪器和记录实验数据，以提高实验的准确性和可靠性。

本次实验的结果可用于研究金属丝的力学性质和应用等方面，对进一步了解材料的性能和特性具有重要意义。

杨氏模量的测定【实验目的】1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。

2. 掌握长度测量和使用显微镜测量微小长度变化方法。

3. 掌握正确的测读数据方法，学会用逐差法处理数据。

【仪器用具】杨氏模量测量仪（包括显微镜装置、砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、米尺 【实验原理】 1. 杨氏模量的定义本实验讨论最简单的变形——拉伸变形，即棒状物体（或金属丝）受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F/S 与应变△L/L 成正比。

设有一根长为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/S=E(∆L/L) (2-1)式中的比例系数E 称为杨氏模量，单位为N ·m 2-。

试验证明，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，它只与金属丝的材料有关。

若金属丝的直径为d ，则S=41πd 2，代入（2-1）式中可得E=LFL ∆2πd 4 （2-2）（2-2）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 、∆L 值就可以计算出金属丝的杨氏模量E 。

在（2-2）式中F 、L 、d 都比较容易测量，唯有∆L 是一个很小的，不容易测量，本试验采用显微镜对∆L 进行测量。

2.显微镜测量微小长度变化在杨氏模量试验测量仪悬垂的金属丝下端连着一个十字叉丝板，用显微镜进行测量时，就是通过显微镜的微尺与十字叉丝的相对位置变化关系测受力金属丝伸长量的。

在未对金属丝施加拉力时，先测量十字叉丝对准微尺的读数为l 1，当在砝码盘上加砝码时，金属丝被向下拉长了∆L ，十字叉丝同时下降了∆L ，从显微镜的目镜中可以看到十字叉丝对准微尺的读数为l 2，即∆L=l 2-l 1。

将∆L 带入公式（2-2），并考虑F=mg ，可得 E=LmgL ∆2πd 4 （2-3）3.测量结果的不确定度估计按照间接测量的不确定度合成法，杨氏模量E 的测量不确定度计算公式为：()∆∆∆∆∆⎪⎭⎫⎝⎛∆∆+++=2222222221411ldlm l dlmE E （2-4）4.用逐差法处理数据【实验步骤】1. 杨氏模量测量仪的调整（1）首先调节底脚螺丝，使仪器底座水平。

1、连接实验装置摆放好光杠杆，并将实验仪器调节成实验要求的状态；
调节尺度望远镜轴线与光杠杆平面镜中心等高，调节望远镜倾斜角度水平，然后移动望远镜的位置，要从望远镜的位置通过光杠杆平面镜的反射看到尺读望远镜的直尺，再粗略的将望远镜对准平面镜中的直尺，且要让直尺在平面镜的中心。然后调节调焦旋钮即可找到直尺。
【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 。根据胡克定律可知，在材料弹性范围内，其相对伸长量 (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
(10-1)
称为该金属丝的弹性模量，也称杨氏模量，它的单位为 (牛顿/平方米)。
固体材料的线膨胀是材料受热膨胀时,在一维方向上的伸长.线胀系数是选用材料的一项重要指标.在研制新材料中,测量其线胀系数更是必不可少的.
实验目的：
1、了解固体膨胀遵循的规律；
2、掌握光杠杆测量微小长度的原理。
实验仪器：
线胀系数测定装置，光杠杆、尺度望远镜、数字温度计、钢卷尺、游标卡尺、蒸汽发生器、带测金属棒（铜棒长500mm）。
（2）按图10-4放置好光杠杆，仔细调整光杠杆的长度b，使光杠杆的两前足放在平台上的直线形凹槽中，后足尖搭在金属丝活动夹上，镜面调竖直，再将望远镜置于光杠杆前1～1.5m处。
（3）上下调节望远镜使之与光杠杆镜面等高，并对着镜面。
（4）将望远镜瞄准镜面M，从望远镜外侧沿镜筒轴线方向看到平面镜中有标尺的像。如未看到，应左右移动望远镜并适当改变平面镜的仰俯角度，直至沿望远镜外侧可以直接看到标尺像为止。
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。

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。

∆r =
1 4 ∑ ∆ri = 3.650(cm ) 4 i=1
S ∆r =
∑ (∆r − ∆r )
i
2
批注 [BG5]: S 为样本标准差，
n −1
= 0.0248(cm)
下标为对应的物理量； 根号中 的物理量也要做相应的替换。 中间过程可多保留 1~2 位。
实验 4 静态拉伸法测金属丝的杨氏模量 1/3
计算误差， 代入的数值可比规 定的有效字数字多数位。 批注 [BG12]: 不确定度的传 递中，必须写出相应的表达 式，并且代入具体数值。
实验 4 静态拉伸法测金属丝的杨氏模量 2/3
U E = E ⋅ E E = 0.041 × 1011 N ⋅ m −2
(
) )
批注 [BG13]: 做为该实验的 最终结果，E 必须写为 (E 上述 ∆r 、 ± U E )的形式。
如测量值为324cm疑位则作图纸的最小分格可定为013坐标轴分度应标记至有效数字的最后一位可靠位4数据点用明显的标记标等不同图线上的点用不同的符号标记5由数据点绘出相应数据曲线时必须考查数据之间的函数关系6在曲线上取点时不得取原始数据点7若数据为线性关系要求出直线的斜率则所取的两数据点距离要相对较远减小误差并且标记符号要有别于原数据点
2 2 2 2 2
2
2
2
2
2
0.00435 0.01 0.0422 0.12 0.12 4 × 0.005 = + + + 2× + + 0.5068 7.20 3.650 98.50 132.50 4.000 = 0.0214
递减过程 ri’ 0.03

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。