大学物理杨氏模量实验报告

篇一：大物仿真实验报告---金属杨氏模量的测定大物仿真实验报告金属杨氏模量的测定化工12一、实验目的1、掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理和方法2、学会使用逐差法处理数据二、实验原理人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。

于是提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变ΔL/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）之比的概念。

在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即（1）E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。

某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。

杨氏模量的大小标志了材料的刚性。

通过式（1），在样品截面积S上的作用应力为F，测量引起的相对伸长量ΔL/L，即可计算出材料的杨氏模量E。

因一般伸长量ΔL很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL。

光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图1。

当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图2所示。

当θ很小时，（2）式中l为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长）。

根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角，由图可知（3）式中D为镜面到标尺的距离，b为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。

从（2）和（3）两式得到（4）由此得（5）合并（1）和（4）两式得2Y=6）式中2D/l叫做光杠杆的放大倍数。

只要测量出L、D、l和d（一系列的F 与b之后，就可以由式（6）确定金属丝的杨氏模量E。

）及三、实验仪器杨氏模量仪、光杠杆和标尺望远镜、砝码、钢直尺、钢卷尺、螺旋测微计、游标卡尺、白炽灯四、实验过程与步骤1．调节仪器（1）调节放置光杠杆的平台F与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。

杨氏模量大学物理实验报告摘要：杨氏模量是材料力学性质重要参数之一，本次实验通过细绳悬挂盘重物，加载重物的不同质量得出细绳的伸长量并计算出杨氏模量。

结果表明，本次实验得出的杨氏模量为（1.52±0.07）GPa，误差在可接受范围内。

关键词：杨氏模量；细绳；悬挂盘，质量。

引言：杨氏模量是材料的一项基本力学性质，反映的是材料在轴向变形（拉伸或压缩）下，单位面积内所受的应力与相对伸长量之间的关系。

杨氏模量越大，说明该材料抗弯刚度大，不容易变形。

杨氏模量的计算方法很多，本次实验通过细绳悬挂盘重物，加载重物的不同质量得出细绳的伸长量并计算出杨氏模量。

实验原理：杨氏模量的计算公式为：E=FL/AS其中，F为受力的大小（即重力），L为细绳的长度，A为细绳的截面积，S为细绳的伸长量。

在本次实验中，S的计算公式为：其中，L0为未加重物时细绳的长度，L为加重物后细绳的长度，∆S为细绳的伸长量。

实验器材和仪器：悬挂盘、细绳、重物、卡尺等。

实验方法和步骤：1.将细绳吊起，放置几分钟，待细绳完全放松，使其自然伸展，测量细绳的长度L0和直径d0;2.将悬挂盘挂在细绳的下端，用卡尺测量细绳的长度L1和直径d1;3.将重物放置在悬挂盘上，让细绳受到拉力，用卡尺重新测量细绳的长度L2和直径d2；4.记录重物的质量m；5.移除重物，重复第3-4步，测量不同质量的伸长量S和重力F；6.通过计算公式计算出杨氏模量。

实验结果和数据：表1 细绳长度和直径的测量结果细绳编号长度L（m）直径d（m）1 1.5461 0.00052 1.5488 0.00053 1.5459 0.0005平均长度L0 = 1.5469m，平均直径d0 = 0.0005m重量m（kg）长度L1（m）长度L2（m）伸长量S（m）重力F（N）0.50 1.5478 1.5528 0.005 4.901.00 1.5478 1.5568 0.009 9.811.50 1.5462 1.5607 0.014 14.722.00 1.5452 1.5647 0.019 19.62平均细绳的直径d = 0.0005m，可计算出细绳的面积A = (πd²)/4 = 7.85×10^-8 m²。

大学物理实验杨氏模量实验报告大学物理实验杨氏模量实验报告引言杨氏模量是描述材料刚性和弹性性质的重要物理量，对于材料的力学性能研究具有重要意义。

本实验旨在通过杨氏模量实验，探究不同材料的刚性和弹性特性。

一、实验目的本实验的主要目的是测量不同材料的杨氏模量，了解材料的力学性质，培养学生动手实践和数据处理的能力。

二、实验原理杨氏模量是描述材料在弹性变形时所表现出的刚性程度的物理量。

实验中，我们使用悬臂梁法测量杨氏模量。

悬臂梁法是通过在一段材料上施加一个垂直力，使其发生弯曲，然后测量弯曲后的梁的形变，从而计算出杨氏模量。

三、实验器材和试样1. 实验器材：弹簧测力计、千分尺、游标卡尺、天平等。

2. 试样：我们选择了不同材料的试样，包括金属材料（如铜、铝）、塑料材料（如聚乙烯、聚氯乙烯）等。

四、实验步骤1. 准备工作：根据实验需要，准备好所需的试样和实验器材。

2. 测量试样的长度、宽度和厚度，并计算出试样的截面积。

3. 将试样固定在支架上，并在试样的一端施加一个垂直向下的力。

4. 使用弹簧测力计测量施加在试样上的力，并记录下数据。

5. 测量试样在施加力后的长度变化，并记录下数据。

6. 根据实验数据，计算出试样的应变和应力。

7. 根据应变和应力的关系，计算出杨氏模量。

五、实验结果与分析通过实验测量得到的数据，我们可以计算出各个试样的杨氏模量，并进行比较和分析。

实验结果表明，不同材料的杨氏模量存在较大差异，金属材料的杨氏模量普遍较大，而塑料材料的杨氏模量较小。

这与材料的分子结构和内部结构有关，金属材料的结构更加紧密，分子之间的结合力较强，因此其刚性和弹性性质更好。

六、实验误差及改进措施在实验中，由于实验器材的精度和实验操作的技巧等因素，可能会导致实验结果存在一定的误差。

为了减小误差，我们可以采取以下改进措施：1. 提高实验器材的精度，选择更加准确的测量仪器。

2. 重复实验，取多次测量数据的平均值，以减小随机误差。

一 .预习报告之阳早格格创做1、掌握用光杠杆法丈量微弱少度变更的本理战要领；2、教会用逐好法处理数据；3、教习合理采用仪器，减小丈量缺面.1.根据胡克定律，正在弹性极限内，其应力F/S 与应变ΔL/L 成正比，即LL E SF ∆=本真验的最大载荷是10kg ，E 称为杨氏弹性模量.2.光杠杆测微本理，由于α很小，消去α角，便可得：)(201A A D xL -=∆()0128A A x d FLD E -=π式中L 为金属丝被推伸部分的少度，d 为金属丝的直径，D为仄里镜到直尺间的距离，X 为光杠杆后脚至前二脚直线的笔直距离，F 为减少一个砝码的沉量（= mg ）,A1-A0是减少一个砝码后由于金属丝伸少正在视近镜中刻度的变更量.表1 真验仪器型号及主要技能参数用推伸法丈量金属（碳钢）丝的杨氏模量 6．注意事项（1）光杠杆、视近镜战标尺所形成的光教系统已经安排佳后，正在真验历程中便没有成再动，可则所测的数据无效，真验应重新干起.（2）加减砝码要沉搁沉与，并等宁静后再读数. （3）所加的总砝码没有得超出10kg.（4）如创制加、减砝码的对于应读数出进较大，可多加图1－1 光杠杆本理减一、二次，直到二者读数交近为止.（5）使用视近镜读数时要注意预防视好.（6）注意维护金属丝的笔直状态，正在用螺旋测微器测其直径时勿将它扭合. 7．预习思索题回问（1）真验中对于L 、D 、X 、d 战ΔL 的丈量使用了分歧仪器战要领，为什么要那样处理？分解它们丈量缺面对于总缺面的孝敬大小.解：①L 、D 较少（m 数量级），用米尺量可得5位灵验数字，L 的主要丈量缺面是端面的没有决定，丈量时卷尺易以伸直；D 的主要丈量缺面是卷尺中间下垂.那二个量只做单次丈量即可；②X 常常为4～8cm ，用游标尺量可得4位灵验数字，也只做单次丈量即可.丈量的主要缺面是笔直距离的做图缺面（可利用游标尺二卡心尖，一端战光杠杆后脚尖痕相合，并以此面为圆心，以另一端绘园弧，安排少度使园弧战前二脚连线相切，此时的读数即为X ）；③d 为0.6～0.8mm 量级，且上下的细细没有真足匀称，需多次丈量，用螺旋测微器可得3位灵验数字，而且正在Y 中d 是仄圆项,对于总缺面的孝敬占第二位,没有成忽略.别的d 应正在金属丝的笔直处丈量,可则会有附加缺面；④ΔL 约为0.2～0.6mm ，利用光杠杆法搁大 X D 240～50倍，A约为1～3cm，是制成总缺面的主要果素，其主要丈量缺面有金属丝的蜿蜒、金属丝的弹性疲倦、光教系统的宁静性、视好、读数缺面等，光教系统相对于位子的没有正，也会引起系统缺面（睹第3题）.（2）为什么L、D、X皆只需丈量一次，而d的丈量却较为搀纯？解：L、D、X丈量缺面对于总缺面的孝敬可忽略，故只需丈量一次；而d的缺面较大，其孝敬没有成忽略，而且上下直径没有匀，加载战没有加载也有分歧，故需正在分歧条件下做多次丈量（但是随机缺面的估计则可近似天瞅做是正在相共条件下的多次丈量）.表3 金属丝直径丈量数据记录表4 其余丈量数据记录（1）加砝码时图像抖动，加减砝码时沉搁沉与，等宁静后再读数.（2）创制加、减砝码的对于应读数出进较大，又沉复加、减砝码一次，前后二组读数交近了.（1）用逐好法处理数据，供i i A A -+4的仄衡值A ，并写出A 的截止表示式；表5 视近镜中直尺读数数据处理（2）供金属丝直径的仄衡值d ，并写出d 的截止表示式；表6 金属丝直径丈量数据处理（3）估计出杨氏模量：=1110805.1⨯)/(2m N其中：F mg =，4m kg =而A 是加4kg 的仄衡变更量. （4）按没有决定度传播公式估计：E u E ==22256.101.0800.6002.0743.0019.02⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=7%则：E u =(/E u E )E ==1110805.1⨯)/(2m N 1110⨯)/(2m N截止表白式E =E +E u =1110)12.080.1(⨯±)/(2m N那里可忽略F 、L 、D 的没有决定度，果为它们的相对于没有决定度正在0.1%以下.（5）战书籍后附录附表7中钢的杨氏模量值做比较：估计百分好%10%10000.200.280.1%10000-=⨯-=⨯-E E E2.缺面分解:百分好为-10%，（1）便仪器而止最大缺面没有超出如下： 表7 测m 、L 、D 、d 、X 、A 由仪器引进的没有决定度E u E =（2）从真验数据瞅①视近镜中直尺读数i i A A -+4（cm ）动摇没有大，谦脚胡克定律论断，加、减载荷历程无错误，读数宁静.②金属丝直径丈量数据d 值动摇较大，正在丈量中螺旋测微器使用透彻，读数宁静.本果应是金属丝自己的问题，小心瞅，金属丝已死锈，自然制成金属丝直径偏偏大,查找d 参照值为，制成缺面的大小分解如下：d参照值为，则211/10979.1m N E ⨯='由以上分解知，真验的主要缺面为金属丝直径丈量的缺面.本真验用推伸法测碳钢丝的杨氏模量，截止为1110805.1⨯)/(2m N ，碳钢丝的杨氏模量参照值2.00×1011)/(2m N ，缺面本果已正在前里举止了分解，是金属丝自己死锈制成.通过数据处理战缺面分解得到如下论断：固态杨氏模量仪丈量金属丝的杨氏模量截止稳当；真验中所采与的光杠杆法，将微弱的少度丈量变换为微弱的少度搁洪量的丈量，普及了真验的透彻度，是一种很佳的测微要领；真验中少度丈量仪器的采用是通太过解直交丈量各部分的没有决定度对于丈量截止的总没有决定度孝敬的大小（做用的大小），去决定哪些量需要细细丈量以减小其没有决定度的做用，而哪些量丈量没有必苛供也没有致做用末尾的截止，采用仪器合理.真验中（1）加砝码时图像抖动，加减砝码时沉搁沉与，等宁静后再读数.可则读数没有简单读准，大概制成真验沉测.（2）创制加、减砝码的对于应读数出进较大，又沉复加、减砝码一次，前后二组读数交近了.那样可与消弹性滞后效力引起的系统缺面.本真验的视近镜部分可采与CCD系统支集，真验支配易度会落矮，共时会减小读数缺面.。

大学物理实验报告-杨氏模量的测量实验目的：
1.学习使用杨氏模量仪器进行测量；
2.掌握测量杨氏模量的方法；
3.通过实验了解杨氏模量的概念及其在材料力学中的重要性。

实验原理：杨氏模量（Young's modulus）是描述材料变形的性质，定义为单位截面上的应力与应变之比。

在实验中，我们将使用弹性系数测量仪器来测量杨氏模量。

实验仪器和材料：
1.弹性系数测量仪器
2.金属样品（如铜、铁等）
实验步骤：
1.将弹性系数测量仪器安装到实验台上，并调整好仪器的位置和角度。

2.选择一块金属样品，并将其固定在仪器上。

3.通过调整仪器的拉力，使样品产生小的弯曲变形。

4.测量材料长度、宽度和厚度，并记录下来。

5.通过仪器上的测力计测量应力值，并记录下来。

6.通过测量材料的变形量，计算出应变值。

7.根据应力和应变的关系，计算出杨氏模量。

实验结果：根据实验数据计算出的杨氏模量为XXX。

实验讨论：
1.实验中的误差来源是什么？如何减小误差？
2.实验中使用的金属样品是否满足线弹性假设？
3.如何选择合适的拉力？
4.杨氏模量的值是否与金属的组织结构有关？
实验结论：通过本次实验，我们成功地测量出了杨氏模量，并了解了杨氏模量的概念和测量方法。

杨氏模量是描述材料变形性质的重要参数，对于材料力学的研究和工程应用具有重要意义。

[精编]大学物理杨氏模量实验报告
大学物理杨氏模量实验是物理实验中的一种经典实验。

是针对金属的杨氏模量的实验
研究，是用钢丝与砝码组成的设备，通过砝码加载来检验采样材料的抗拉强度和杨氏模量。

实验应根据其不同杨氏模量，安排不同的实验设备，对被试物料进行不同的负荷加载条件，从而获取杨氏模量的值。

为了更好地弄清楚金属的物理实验，杨氏模量实验也是一项重要
的物理实验之一。

该实验一般有以下步骤：
（1）准备钢丝、砝码及实验器械，用钢丝架可使砝码上载负荷；
（2）分别将1000克、2000克及3000克三种重量的砝码分别放在架上；
（3）将被试材料放在架上；
（4）使用均匀速度加载钢杆；
（5）当实验器给出信号提示实验数据时，记录实验数据，并计算出负荷抗拉强度及
杨氏模量；
（6）重复数次测定，获得有关材料的准确数据；
（7）由实验数据绘制负荷位移曲线，并从曲线求出所需要计算的各项参数。

在实验过程中，应当注意控制环境温度、湿度变化；实验时务必用正确的速度改变负荷；实验时必须按程序进行，不要做一些没有意义的加载和卸载。

通过大学物理杨氏模量实验，可以获得被试材料杨氏模量的实际数据，更好地了解金
属的物理特性，并为提高材料的机械性能提供理论基础。

杨氏模量测量实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过测量金属丝的杨氏模量，掌握杨氏模量的测量方法，并了解金属丝在受力作用下的变形规律。

二、实验原理。

杨氏模量是材料的一项重要物理性质，它反映了材料在受力作用下的变形能力。

在弹性变形范围内，应力与应变成正比，即弹性模量E等于应力σ与应变ε的比值，即E=σ/ε。

杨氏模量与弹性模量E之间的关系为，E=2G(1+μ)，其中G为剪切模量，μ为泊松比。

通过实验测量金属丝的长度、直径和受力后的变形量，可以计算出杨氏模量的数值。

三、实验仪器与设备。

1. 弹簧天平。

2. 游标卡尺。

3. 螺旋测微器。

4. 金属丝。

5. 千分尺。

6. 千分尺架。

7. 镊子。

8. 螺旋测微器座。

9. 拉力计。

四、实验步骤。

1. 使用游标卡尺测量金属丝的直径，并取三个不同位置的平均值。

2. 使用万能千分尺测量金属丝的长度，并取三次测量的平均值。

3. 将金属丝挂在拉力计上，施加一定的拉力，并记录下拉力计的读数和金属丝的变形量。

4. 根据实验数据计算金属丝的杨氏模量。

五、实验数据与处理。

1. 金属丝直径测量数据，d1=0.25mm，d2=0.26mm，d3=0.27mm。

平均直径 d=（d1+d2+d3）/3=0.26mm。

2. 金属丝长度测量数据，l1=50.00cm，l2=50.05cm，l3=50.02cm。

平均长度 l=（l1+l2+l3）/3=50.02cm。

3. 施加拉力 F=5N，金属丝变形量ΔL=0.2mm。

根据实验数据，计算得到金属丝的杨氏模量为：E=4Fl/(πd^2ΔL)=4550.02/(π0.26^20.2)=1.9210^11Pa。

六、实验结果分析。

通过实验测得金属丝的杨氏模量为 1.9210^11Pa，与理论值相符合。

在实验中，我们发现金属丝在受力作用下发生了弹性变形，且应力与应变成正比的关系得到了验证。

实验结果表明，杨氏模量是金属材料的一项重要物理性质，它反映了材料在受力作用下的变形能力，对于材料的选用和设计具有重要的指导意义。