1、 拉伸法測楊氏彈性模量物理實驗中心實驗名稱引 言 楊氏模量(Youngs modulus)是表征在彈性限度內物質材料抗拉或抗壓的物理量。楊氏彈性模量是選定機械零件材料的依據之一，是工程技術設計中常用的參數。楊氏模量的測定對研究各種材料的力學性質有著重要意義，還可用于機械零部件設計、生物力學、地質等領域。 測量楊氏模量的方法一般有拉伸法、梁彎曲法、振動法、內耗法等，還出現了利用光纖位移傳感器、莫爾條紋、電渦流傳感器和波動傳遞技術（微波或超聲波）等實驗技術和方法測量楊氏模量。我們這次課主要給大家講如何利用拉伸法測楊氏彈性模量。實驗目的學習用拉伸法測量金屬絲的楊氏彈性模量；掌握光杠桿測定微小伸長量的

2、原理（重點）；掌握光杠桿放大系統的調節方法（重難點）；掌握三種基本長度測量儀器的使用。實驗內容測量鋼絲的楊氏模量實驗原理 設有一根粗細均勻長為L，橫截面積為S的鋼絲，在受到沿長度方向的外力F作用下伸長量為L。根據虎克定律，在彈性限度內，彈性體的相對伸長量L/L與物體的應力F/S成正比，即其中比例系數Y就是該材料的楊氏彈性模量，簡稱楊氏模量。 若鋼絲的直徑d，則橫截面積為S=d2/4，得 L是微小形變量（數量級為10-2mm），無法用一般的長度測量儀器進行測量，因此實驗中用光杠桿放大原理進行測量。1、楊氏模量鋼絲應力F砝碼應變SLLS量綱是Nm-2實驗原理2、光杠桿放大原理光桿桿放大原理裝置圖x

3、i放大倍數 實驗原理3、鋼絲楊氏模量測量公式F :砝碼對鋼絲所產生的重力(F=mg)L:鋼絲的長度（用卷尺測量）d:鋼絲的直徑（用螺旋測微計測量）D：光杠桿鏡面到標尺的垂直距離（用卷尺測量）l:光杠桿前后足的垂直距離（用游標卡尺測量） x:增加砝碼使望遠鏡中的標尺位置發生變化的量楊氏模量測定儀 實驗儀器鋼絲光杠桿平臺夾頭（隨鋼絲下降而下降）直標尺鎖緊螺釘調焦旋鈕目鏡缺口準星望遠鏡俯仰螺釘 實驗儀器游標卡尺13mm170.02=0.34mm13+0.34=13.34mm 實驗儀器6.765mm0.010mm=6.755mm6.765mm (-0.004)mm=6.769mm螺旋測微計（千分尺）讀

4、數 實驗儀器螺旋測微計（千分尺）使用注意事項1、在旋進螺桿，物件快要貼近測量面時，只能旋動螺旋測微計尾部的限壓棘輪，直到棘輪打滑嗒、嗒發響。這樣做的目的一方面是為了保證每次測量時測量面與砧臺之間都有相等的壓力，滿足等精度測量的要求；另一方面是為了使砧臺和螺桿測量面不被損壞。2、用后存放時，測量面與砧臺之間不宜閉緊，特別注意防止銹蝕。3、必須進行零誤差校正。 實驗步驟1、檢查、布置儀器（2）在鋼絲下端掛上砝碼掛鉤并加一個砝碼，使鋼絲拉直。（3）檢查鋼絲下端夾頭能否在平臺圓孔中自由上下滑動，減少摩擦力。（4）將光杠桿放在平臺上，兩前足放于凹槽中，后足尖放在圓柱夾臺的上端，注意不要與鋼絲相碰。（1）

5、調節測定儀腳架的底腳螺絲，使兩支柱鉛直。目的是為了使待測鋼絲鉛直。（5）調節光杠桿鏡面及標尺大致鉛直（豎直）。 實驗步驟（1）調節望遠鏡的俯仰螺釘，使望遠鏡大致水平。（2）調整望遠鏡的高度，使得望遠鏡和光杠桿大致處于同一高度。（3）左右移動鏡尺裝置，沿望遠鏡鏡筒上方（注意：不是通過望遠鏡看到直尺的像）在光杠桿鏡面里能夠看到標尺像，且像基本位于鏡面的中間位置。（4）微調望遠鏡的高度和方向，并用瞄準器對準標尺像。（5）調節聚焦手輪，使從望遠鏡看到平面鏡里標尺像。（若平面鏡里標尺像上下清晰程度不一樣，則調節望遠鏡的俯仰螺釘）。（7）調節目鏡，使“豐”字型十字準線清晰。（8）調節聚焦手輪，使標尺像清晰

6、無視差。2、調節望遠鏡注意：望遠鏡調節完成后，測量過程中不能再變動儀器的相對位置，包括放置望遠鏡的桌子不可震動，否則要從頭再調。實驗步驟注意：1、加減砝碼時，砝碼的缺口要相互錯開，動作要輕，避免震 動，手勿壓桌面和在桌面加減東西，保持裝置穩定。 2、加減過程應連貫進行，不能中途回轉。 3、讀數應使裝置基本穩定時讀數。3、測量x（1）調整標尺位置，記錄數據前標尺讀數應在10cm以下。（2）記錄實驗開始時望遠鏡中的標尺讀數x0。 （3）依次增加砝碼，記錄下標尺讀數，到第6個為止，第6個不記錄數據。 （4）再依次減少砝碼，記錄對應的標尺讀數。（5）對應的數值取平均值，可以消除因摩擦和滯后等帶來的系統誤差。實驗步驟（1）用卷尺測量光杠桿鏡面到標尺的垂直距離D（單次）4、其他數據的測量（3）取下光杠桿，在平整的紙上壓出三個足痕，自 a足畫一垂直于 bc足連線的垂線，用游標卡尺量出垂線長度l（單次）。（4）用螺旋測微計測量鋼絲的直徑d ，在鋼絲不同位置測量6次。（2）用卷尺測量鋼絲長度 L（單次）。數據記錄砝碼數（個）0123456標尺讀數（cm）加不記錄數據減不記錄數據平均不記錄數據1、測量xn123平均值xi=xi+3-xi (cm) 逐差法計算x的平均值砝碼質量： g數據記錄2、測量鋼絲直