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1、大学物理实验报告实验题目：拉伸法测金属丝的杨氏模量实验目的与要求】1. 掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法2. 理解光杠杆测量长度微小变化的原理3. 学会用逐差法处理数据4【.实验仪器】光杠杆（包括支架、金属钢丝、平面镜）、望远镜镜尺组、砝码、米尺、螺旋测微 计【实验原理】（用自己语言简略叙述即可，应包括受力分析图、电路图、理论公式）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。于是提出了应力旳（即力与力所作用的面积之比）和应变A厶九（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www.
2、cejk.clubE 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AL/L,即可计算出材料的杨氏模量E。因 一般伸长量AL很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ALO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AL时，镜面法线转过一个0角，而入射到望远镜的光线转过
3、2 9角，如图2所示。当0很小时，B 二uE（2）】一平囲钱总一扛杆支脚*3 刀口光杠秆结椅田罔2光杠祎原理图式中一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 0角时，反射光线转动2 0角，由图可知tan2 日岚 2 8 = #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A L _ bL C2D)(5)由此得bl吐L =C2D）合并（1）和两式得式中一*叫做光杠杆的放大倍数。只要测量出L、D、一和d一厂）及一系列的F与b之后，就可以由式（5） 确定金属丝的杨氏模量E。【实验内容与步骤】（简略的总结
4、实验操作步骤）1、用实验室准备的水平仪放置在平台上，调节支架底脚螺丝，确保平台水平。调平台的上下位置，使管制器顶部与 平台的上表面共面。2、将光杠杆放置于平台上，旋松固定螺丝移动杠杆使其前两锥形足尖（或刀口）放入平台的沟槽内，后锥形足尖放 在管制器的槽中（不得与钢丝相碰），再旋紧螺丝。之后再调节平面镜的仰角使镜面垂直，即光杠杆镜面法线与望远 镜轴线大体重合，按先粗调后细调的原则，使其能将标尺（标尺初始位置在04cm之间）上的刻度反射到望远镜里， 利用望远镜上的准星瞄准光杠杆平面镜中的标尺像。3、调节望远镜目镜看清叉丝，再调聚焦旋钮可以找到标尺，如果没找到标尺请不要过急调聚焦旋钮，重新瞄准光 杠
5、杆平面镜中的标尺像，重复以上调试。要注意：使标尺的像消除视差（即眼睛上下移动时，所看到的竖尺刻度像和叉 丝之间应没有相对变动）。4、光杠杆、望远镜、标尺调整好以后，整个实验中防止位置变动。加减砝码要交叉轻放轻取避免晃动、倾斜，使钢 丝与管制器之间发生摩擦，待钢丝（钢丝伸长时存在滞后现象）静止后（约30秒左右）再读数。5、测量钢丝长度，应注意两端点的位置，上端起于夹钢丝的两个半圆柱的下表面，下端止于管制器的下表面。6、记录望远镜中标尺的读数0作为钢丝的起始长度。在砝码托上逐次加00g砝码（可加到3500g）,观察每增加500g 时望远镜中标尺上的读数ri，然后再将砝码逐次减去，记下对应的读数ri
6、，取两组对应数据的平均值。7、用米尺测量 金属丝的长度L和平面镜与直尺之间的距离D，以及光杠杆的臂长I,用千分尺测金属丝直径d,上、中、下各测2次， 共6次。【数据记录】使用米尺测量光杠杆的臂长，钢丝长度，标尺到平面 镜的水平距离光杠杆臂长b （单位：m）0.0715钢丝长度L （单位：m）1.0110标尺到平面镜的距离D （单位：m）1.2296使用螺旋测微计测量钢丝直径，并将结果填入下表：测量6次金属丝直径d （单位：mm）测量次数123456钢丝直径0.3050.3000.3020.3000.2980.300钢丝直径的平均值d （单位：mm）0.301增加（减少）砝码，测量钢丝的伸长量，并将结果填入下表：钢丝 伸长量（单位： cm）砝码质量0kg0.5kg1kg1.5kg2kg2.5kg3kg3.5kg钢丝伸长量（加砝码）01.182.323.504.705.907.088.25钢丝伸长量（减砝码）01.182.343.504.705.907.088.25钢丝伸长量（平均值）01.182.333.504.705.907.088.25用逐差法计算测得当砝码质量m=500g时： 钢丝伸长量（单位：m）0.0118钢丝杨氏模量 E （单位：101Pa）2.08 。
拉伸法测金属丝的杨氏模量
