大学物理实验《用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量》

篇一：大学物理设计性实验用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量

用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量误差分析

一、引入

杨氏弹性是描述固体材料抵抗形变的能力的物理量，它与固体材料的几何尺寸无关，与外力大小无关，只决定于金属材料的性质，它的国际单位为：牛/米2（N/m2），它是表征固体材料性质的重要物理量，是选择固体材料的依据之一，是工程技术中常用的参数。杨氏弹性模量测量的常用方法：

1、万能试验机法：在万能试验机上做拉伸或压缩试验，自动记录应力和应变的关系图线，从而计算出杨氏弹性模量。

2、静态拉伸法（本实验采用此法），它适用于有较大形变的固体和常温下的测量，它的缺点是：①因为载荷大，加载速度慢，含有驰豫过程。所以它不能很真实地反映出材料内部结构的变化。②对脆性材料不能用拉伸法测量；③不能测量材料在不同温度下的杨氏弹性模量。

3、动态悬挂法：将试样（圆棒或矩形棒）用两根线悬挂起来并激发它作横向振动。在一定条件下，试样振动的固有频率取决于它的几何形状、尺寸、质量以及它的杨氏弹性模量，如果我们在实验中测出了试样在不同温度下的固有频率，就可以算出试样在不同温度下的杨氏弹性模量。此法克服了静态拉伸法的缺点，具有实用价值，是国家标准规定的一种测量方法。

本实验学会用拉伸法测定

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 ,0.1 、游标卡尺(0-150mm,0.02)、螺旋测微器(0-150mm,0.01) 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：

F E?S

?LL我们把E称为杨氏弹性模量。

如上图：

?L??tg????x?x??L???n （?n?n2?n0） ?2D?n??2??D?

FF12?d8FLDSE??4?2

?Lx?dx??n?nL2DL四、 实验内容

实验九 用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量

弹性模量是衡量材料受力后发生形变大小的重要参数之一，弹性模量越大，越不易发生形变。本实验采用拉伸法测量杨氏弹性模量。实验中，涉及到较多长度量的测量，根据不同测量对象，选用不同的测量仪器。本实验要求能通过

1.掌握用光杠杆法测量微小长度的原理和方法。

2.用杨氏弹性模量仪，掌握拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。 3.学会用逐差法处理实验数据。 【实验仪器】

杨氏弹性模量仪，钢卷尺，水准仪，螺旋测微器。 【实验原理】

一、拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量

设一粗细均匀的金属丝长为L，截面积为S，上端固定，下端悬挂砝码，金属丝在外力F的作用下发生形变，伸长ΔL。根据胡克定律，在弹性限度内，金属丝的胁强FS和产生的胁变?LL成正比。

即

F?L （9-1） ?ESLFL （9-2） S?L或 E?式中比例系数E称为杨氏弹性模量。在国际单位制中，杨氏弹性模量的单位为牛每平方米，记为N?m?2。

实验证明，杨氏弹性模量与外力F、物体的长度L和截面积S的大小无关，它只决定

篇一：大学物理实验《用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量》

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 ,0.1 、游标卡尺(0-150mm,0.02)、螺旋测微器(0-150mm,0.01) 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：

F

E?

L

我们把E称为杨氏弹性模量。

如上图：

?L?

?tg????

x?x??L???n（?n?n2?n0） ?

2D?n??2??D?

F

F12

?d

8FLDE???2

?Lx?dx??n

?n

LL

四、 实验内容 <一> 仪器调整

1. 杨氏弹性模量测定仪底座调

实验4.2 静态拉伸法测材料的弹性模量

物理系：张师平

北京科技大学物理系张师平

引言

?英文名称：Elastic Modulus，

?弹性模量”（即杨氏模量）是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“剪切模量”、“体积模量”等。所以，“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。?一般地讲，对弹性体施加一个外界作用（称为“应力”）后，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。

北京科技大学物理系张师平

实验目的

1.学习用拉伸法测量材料的弹性模量。

2.了解光杠杆的结构原理，掌握使用方法。3.学习用EXCEL处理数据的方法。

北京科技大学物理系张师平

实验仪器

??????

测量杨氏模量专用装置一套，卷尺（3m，0.5mm）

游标卡尺（13cm，0.02mm）千分尺（25mm，0.004mm）砝码（500g，8个）钢丝

北京科技大学物理系张师平

实验原理（一）

?弹性模量又称杨氏模量。弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性t变形难易程度的表征。用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表

2示，单位为牛/米。模量的性质依赖于形变的性

质。剪切形变时的模量称为剪切模量，用G表示；压缩形变时的模量称

大连理工大学

大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 11 日，第12周，星期 二 第 5-6 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

F l

E Sl

其中的比例系数

E

称为该材料的弹性模量。

F/S

l/l

性质： 弹性模

2011大学生物理实验研究论文

静态拉伸法测弹性模量的误差分析

（东南大学 自动化学院，南京 211100 ）

摘 要： 用Mathematica处理数据，得到一条拟合线。对实验过程中存在的系统误差，提出改进方法，减少实验误差。

关键词： 数据处理；系统误差；改进方法

Analysis on the Result Error s of Measuring Elastic

Modulus by Static Stretching Method

(College of Automation, nanjing 211100)

Abstract: Through using computer software Mathematica to process experimental data, we can get fitting curve.Discusseing the

factors which may influence measurement results in the experiment and raises some improvements in order to obtain a more accurate meas

2011大学生物理实验研究论文

静态拉伸法测弹性模量的误差分析

（东南大学 自动化学院，南京 211100 ）

摘 要： 用Mathematica处理数据，得到一条拟合线。对实验过程中存在的系统误差，提出改进方法，减少实验误差。

关键词： 数据处理；系统误差；改进方法

Analysis on the Result Error s of Measuring Elastic

Modulus by Static Stretching Method

(College of Automation, nanjing 211100)

Abstract: Through using computer software Mathematica to process experimental data, we can get fitting curve.Discusseing the

factors which may influence measurement results in the experiment and raises some improvements in order to obtain a more accurate meas

大连理工大学

大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 11 日，第12周，星期 二 第 5-6 节

教师签字 成 绩

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。

大学物理实验教案

实验名称 教学时数 杨氏弹性模量的测定 2学时 1、掌握伸长法测量金属丝杨氏模量的原理和方法； 2、掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理和方法； 3、学习光杠杆和尺度望远镜的调节与使用； 4、学习处理数据的方法。 教学目的 和要求 1、伸长法测量杨氏弹性模量的基本原理。 教学重点 2、光杠杆测量长度微小变化量的原理和方法。 3、镜尺系统的调节。 4、异号法消除系统误差和最小二乘法处理数据。 1、镜尺系统的调节。 2、最小二乘法处理数据。 1、光杠杆法测量金属丝弹性模量的原理及公式； 2、弹性模量装置和镜尺系统的调节方法； 教学内容 3、异号法消除圆柱体与平台孔壁之间的微小摩擦和金属丝长度变化的滞后引起的系统误差； 4、各物理量的正确测量方法； 5、如何使用最小二乘法处理数据。 教学方法 先讲授，然后实际演示操作要点。 学生操作，随堂检查操作情况。根据学生的操作情况将容易犯错的问题做重点提示，学生可以根据操作中遇到的具体问题个别提问。 讲授25分钟，学生操作75分钟。 实验目的、测量关系式、原理图和数据记录表格。 1、杨述武等，《普通物理实验》（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，20