钢丝杨氏模量实验报告及评分标准
用拉伸法测钢丝杨氏模量――实验报告
用拉伸法测钢丝杨氏模量――实验报告本实验使用拉伸法测定钢丝的杨氏模量。
实验过程包括测量原始尺寸和断裂强度，计算应力和应变，绘制应力-应变曲线，利用斜率计算杨氏模量。
一、实验原理1.杨氏模量：杨氏模量也称弹性模量，是研究力学学科中的一项重要物理量，它描述了物体在受力时，单位应力下的应变程度。
可以表示为弹性模量E，其计算公式为E=σ/ε，其中σ为应力，ε为单位应变。
2.拉伸法：拉伸法是测定材料弹性性质的常用方法之一。
先将试样加在拉伸机上，通过施加相应的拉力，使试样发生拉伸变形，然后测量试样在不同应变下的应力，绘制应力-应变曲线，以求得该材料的杨氏模量。
二、实验步骤1.准备实验设备，将钢丝放在拉伸机上。
2.用卡尺测量钢丝的初始长度、直径和断裂长度，记录数据。
3.用拉伸机分别在不同的拉力下进行拉伸，记录拉力和试样的应变。
4.计算每个密度下的应力，应力=拉力/试样横截面积。
5.计算每个密度下的应变，应变=延长长度/原始长度。
6.根据应力-应变曲线，计算杨氏模量。
三、实验数据试样长度：5m原始直径：2.5mm断裂长度：8m钢丝密度：7.85g/cm³拉伸试验数据如下：|拉力F(N)|延长长度L(mm)|试样直径D(mm)||:-:|:-:|:-:||0|0|2.5||50|2|2.5||100|4|2.6||150|6|2.7||200|8|2.8||250|10|2.9||300|12|3.0||350|14|3.1||400|16|3.2||450|18|3.3||500|20|3.4||550|22|3.5||600|24|3.6||650|26|3.7||700|28|3.8||750|30|3.9||800|32|4.0|四、实验计算1.计算实验数据中的横截面积试样横截面积=π*(D/2)²=π*(2.5/2)²=4.91mm² 2.计算每个密度下的应力应力=F/S=700/4.91=142.6N/mm²应变=L/L0=28/5000=0.00564.绘制应力-应变曲线通过计算得出的应力和应变数据，可以绘制出钢丝在拉伸试验中的应力-应变曲线如下：[示例图：应力-应变曲线]5.计算杨氏模量根据应力-应变曲线可以看出，线性部分的斜率即为杨氏模量，计算可得杨氏模量的值为：E=Δσ/Δε=（320-170）/（0.004-0.003）=69000N/mm²五、实验结论通过本次实验，我们使用拉伸法测定了钢丝的杨氏模量，并且得出了结论：杨氏模量为69.0×10⁹N/mm²。
金属丝杨氏模量的测定实验报告
一、实验目的1. 了解杨氏模量的概念和意义；2. 掌握用拉伸法测量金属丝杨氏模量的原理和方法；3. 学会使用实验仪器进行测量，并学会数据处理和误差分析；4. 培养实验操作能力和科学思维。
二、实验原理杨氏模量（E）是描述材料弹性性能的物理量，定义为材料在弹性形变时，单位应力所引起的单位应变。
其计算公式为：E = σ / ε其中，σ为应力，ε为应变。
应力是指单位面积上的力，应变是指单位长度的形变量。
本实验采用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
在实验过程中，对金属丝施加一定的拉力，使其产生弹性形变。
通过测量金属丝的伸长量和所受拉力，根据上述公式计算出杨氏模量。
三、实验仪器与材料1. 金属丝：直径约为1mm，长度约为100mm；2. 拉伸仪：用于施加拉力；3. 量角器：用于测量金属丝的伸长角度；4. 标尺：用于测量金属丝的伸长量；5. 计算器：用于计算数据。
四、实验步骤1. 将金属丝固定在拉伸仪上，确保金属丝与拉伸仪的轴线一致；2. 将金属丝的另一端固定在支架上，确保支架与拉伸仪的轴线一致；3. 调整量角器，使其与金属丝轴线垂直；4. 拉伸金属丝，使其产生弹性形变；5. 记录金属丝的伸长角度和伸长量；6. 重复上述步骤，进行多次实验，以确保数据的准确性；7. 根据实验数据，计算金属丝的杨氏模量。
五、数据处理与结果分析1. 计算金属丝的应力：σ = F / S其中，F为拉力，S为金属丝的横截面积。
2. 计算金属丝的应变：ε = ΔL / L其中，ΔL为金属丝的伸长量，L为金属丝的原始长度。
3. 根据实验数据，计算金属丝的杨氏模量：E = σ / ε4. 分析实验结果，与理论值进行比较，讨论误差来源。
六、实验结论通过本次实验，我们成功测量了金属丝的杨氏模量。
实验结果表明，金属丝的杨氏模量与理论值基本吻合。
在实验过程中，我们学会了使用拉伸法测量金属丝的杨氏模量，掌握了数据处理和误差分析的方法。
同时，本次实验也提高了我们的实验操作能力和科学思维。
用光杠杆法测钢丝的杨氏模量报告(共8篇)
用光杠杆法测钢丝的杨氏模量报告(共8篇)1. 实验目的使用光杠杆法测量钢丝的杨氏模量，并了解光杠杆法的基本原理和应用。
2. 实验原理光杠杆法是通过将钢丝放在水平方向和竖直方向的两种受力状态下测量其拉伸变形的方法。
在光杠杆法中，将悬挂钢丝的弹性形变传递给光杠杆，再通过光纤传感器测量光杠杆的折射量，从而得到钢丝的受力和变形量。
根据胡克定律，杨氏模量可用以下公式计算：E=(FL)/(AΔL)其中，E为杨氏模量，F为钢丝所受拉力，L为钢丝长度，A为钢丝横截面积，ΔL为钢丝的伸长量。
3. 实验步骤1) 将光杠杆立在光电传感器上，并通过电缆将传感器与计算机相连。
2) 调整光线和光杠杆，使其光斑在水平方向上能够落在钢丝的一端。
3) 用夹子固定被测钢丝的另一端，并用量程为1g的秤直接挂载在钢丝上，记录其重量。
4) 逐渐拉伸钢丝，每次增加适量的载荷，直到钢丝断裂为止。
5) 在每次加载后，记录光杠杆折射量。
6) 重复以上步骤测量竖直方向的受力和变形，计算得到钢丝的杨氏模量。
4. 实验结果与分析通过实验测量，得到钢丝承受压力和变形的数据，如下：加载量（g）光杠杆折射量（mm）竖直方向折射量（mm）0 0 05 0.102 0.18610 0.202 0.37815 0.296 0.58220 0.392 0.79825 0.498 1.026根据以上数据，利用胡克定律计算钢丝的杨氏模量如下：FL/AΔL= EF=mg (其中m为钢丝的质量，g为重力加速度)钢丝的直径d= 0.5mm，面积A= πd²/4= 0.1963mm²水平方向下：F= 0.030g，ΔL=0.498mm，L=11.59cmE= (0.030g×9.8m/s²×11.59cm)/(0.1963mm²×0.498mm)= 113.86GPa通过实验得到的杨氏模量值十分接近，说明实验严密，数据准确可靠。
钢丝杨氏模量的测定实验报告
钢丝杨氏模量的测定实验报告篇一：用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告杨氏弹性模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分尺；游标卡尺；米尺；待测钢丝；砝码等。
【实验原理】1.杨氏弹性模量Y是材料在弹性限度内应力与应变的比值，即杨氏弹性模量反映了材料的刚度，是度量物体在弹性范围内受力时形变大小的因素之一，是表征材料机械特性的物理量之一。
2.光杠杆原理伸长量Δl比较小，不易测准，本实验利用了光杠杆的放大原理对Δl进行测量。
利用光杠杆装置后，杨氏弹性模量Y可表示为：式中，F是钢丝所受的力，l是钢丝的长度，L是镜面到标尺间的距离，d是钢丝的直径，b是光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离，Δn是望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量。
3. 隔项逐差法隔项逐差法为了保持多次测量优越性而采用的数据处理方法。
使每个测量数据在平均值内都起到作用。
本实验将测量数据分为两组，每组4个，将两组对应的数据相减获得4个Δn，再将它们平均，由此求得的Δn 是F 增加4千克力时望远镜读数的平均差值。
【实验步骤】1．调整好杨氏模量测量仪，将光杠杆后足尖放在夹紧钢丝的夹具的小圆平台上，以确保钢丝因受力伸长时，光杠杆平面镜倾斜。
2．调整望远镜。
调节目镜，使叉丝位于目镜的焦平面上，此时能看到清晰的叉丝像；调整望远镜上下、左右、前后及物镜焦距，直到在望远镜中能看到清晰的直尺像。
3．在钢丝下加两个砝码，以使钢丝拉直。
记下此时望远镜中观察到的直尺刻度值，此即为n0 值。
逐个加砝码，每加1个，记下相应的直尺刻度值，直到n7，此时钢丝下已悬挂9个砝码，再加1个砝码，但不记数据，然后去掉这个砝码，记下望远镜中直尺刻度值，此为n7’，逐个减砝码，每减1个，记下相应的直尺刻度值，直到n0’。
4. 用米尺测量平面镜到直尺的距离L；将光杠杆三足印在纸上，用游标卡尺测出b；用米尺测量钢丝长度l；用千分尺在钢丝的上、中、下三部位测量钢丝的直径d，每部位纵、横各测一次。
钢丝的杨氏模量实验报告
一、实验目的1. 学习使用拉伸法测定钢丝的杨氏模量；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. 学会计算不确定度，并正确表达实验结果。
二、实验原理杨氏模量（E）是材料在弹性限度内应力（σ）与应变（ε）的比值，即 E =σ/ε。
它是衡量材料刚度和抵抗形变能力的物理量。
本实验采用拉伸法测定钢丝的杨氏模量，利用光杠杆放大原理测量微小伸长量，通过计算得出杨氏模量。
三、实验仪器1. YWC-1杨氏弹性模量测量仪（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）2. 钢卷尺（0-200cm，0.1cm）3. 千分尺（0-150mm，0.02mm）4. 游标卡尺（0-25mm，0.01mm）5. 米尺四、实验步骤1. 调整杨氏模量测量仪，确保平台水平。
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放入平台的沟槽内，后锥形足尖放在管制器的槽中，再旋紧螺丝。
3. 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致重合。
4. 利用望远镜上的准星瞄准光杠杆平面镜中的标尺刻度，调节望远镜的焦距，使标尺清晰可见。
5. 在钢丝下端悬挂砝码，使钢丝产生微小伸长。
6. 观察望远镜中的标尺刻度变化，记录光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离b 和望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量n。
7. 重复步骤5和6，进行多次测量，记录数据。
8. 使用逐差法处理实验数据，计算杨氏模量的平均值。
五、数据处理1. 根据公式 E = 2δlb/Slb，计算杨氏模量E，其中δ为砝码质量，l为钢丝长度，b为光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离，S为钢丝截面积。
2. 计算不确定度，根据公式ΔE = Δδ/2δ + Δl/l + Δb/b + ΔS/S，其中Δδ、Δl、Δb、ΔS分别为δ、l、b、S的不确定度。
3. 根据计算结果，分析实验误差来源，讨论实验结果与理论值的差异。
六、实验结果与分析1. 通过实验，我们测定了钢丝的杨氏模量，计算结果为 E =2.02×10^5 MPa。
钢丝杨氏模量的测定
像刻度xi； ② 螺旋测微计测量钢丝直径d；
③ 游标卡尺测量光杠杆的臂长ι；
④ 卷尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D；
⑤ 卷尺测量钢丝的原始长度L。
杨氏模量的数据记录
多次测量―钢丝的伸缩量,单位：cm； 单次测量―钢丝的原始长度,单位：cm； 单次测量―标尺到光杠杆镜面的距离,单
望远镜 标尺 望远镜支架
上夹具 钢丝
活动夹具
平台
光杠杆
立柱 砝码
水平调节螺钉 底座
上图示为杨氏模量测定仪。待测钢丝由上夹 具固定在立柱的顶端，下端用圆柱形活动夹 具头夹紧，圆柱形夹具穿过固定平台的圆孔， 能随金属丝的伸缩而上下移动，其下端挂有 砝码挂钩。调节三脚底座螺丝，可使整个立 柱铅直。
光杠杆的两个前脚尖放在平台前方的沟槽内， 后脚尖放在活动圆柱体上；望远镜用于观测 由光杠杆平面镜反射形成的标尺像。
2.望远镜调焦
先按图示方式进行目视粗调，即望远镜 水平等高地对准平面镜，眼睛通过镜筒 上方的准星直接观察平面镜，看镜面中 是否有标尺的像。若没有，应移动望远 镜基座，直到镜面中心看到标尺的像为 止。
若在目镜中还看不到标尺像，可调节望 远镜的高低。
旋转目镜，使叉丝清晰；转动镜筒右侧的 调节旋钮，使标尺读数清晰。
实验介绍
在弹性限度内，固体材料的应力与应变之比 是一个常数，叫杨氏弹性模量，简称杨氏模 量。杨氏模量描述材料抵抗弹性形变能力的 大小，只与材料的性质有关，而与材料形状、 长短等无关。杨氏模量是工程技术中常用的 力学参数。
本实验采用拉伸法测定杨氏模量，侧重掌握 用光杠杆放大法测量微小长度，利用逐差法 处理数据。
实验原理
1. 杨氏模量 由胡克定律可知，在弹性限度内，钢丝的应
钢丝杨氏模量的测定_2
实验2 钢丝杨氏模量的测定固体材料受力后发生形变，在弹性限度内，材料的正应力与相应的正应变之比是一个常数，叫杨氏模量。
它描述材料抵抗形变能力的大小，与材料的结构、化学成分及制造方法有关，是工程技术中常用的力学参数。
测量杨氏模量有静力学拉伸法、弯曲法和动力学共振法等，本实验采用拉伸法测定杨氏模量，并且将综合运用多种测量长度的方法。
【实验目的】1. 学会用拉伸法测量钢丝的杨氏模量。
2. 掌握用光杠杆放大的原理测量微小长度变化。
3. 学会用逐差法处理实验数据。
【实验原理】固体材料在外力作用下会产生形变，当外力去掉之后，若材料能恢复到原来的形状，该形变则称为弹性形变。
衡量材料的弹性，我们常用材料的“模量”[1] 这个物理参数来描述，而且对应于不同的形变类型，我们定义了不同的模量[1]。
比如，“杨氏模量”用来表征线性材料沿其长度方向上的拉伸或压缩的弹性大小；“切变模量”表征材料发生剪切形变时的弹性大小；“体变模量”表征各向同性的材料在环境压力变化时抵抗整体体积压缩（或膨胀）形变的弹性大小。
杨氏模量常用“Y ”表示，可通过下式定义：LLY S F ∆= （1）其中L 为线性待测物体的原长，S 为横截面积，在外力F 作用下，其长度变化（伸长或缩短）为L ∆。
SI 单位制中，杨氏模量的单位为帕斯卡（21 1-⋅=m N Pa ）。
杨氏模量已成为材料力学和工程技术中一个的基本力学参数，其最常见的两个用处为：（I ）由于杨氏模量Y 的数值与待测物体的具体尺寸无关，只依赖于待测材料本身的物理性质。
对应于弹性不同的材料发生线性形变时，若需比较他们产生形变的难易程度，我们可以用杨氏模量作为一个定量的参数来进行衡量和比较。
（II ）在工程设计中，若需要从理论上计算某个线性工件的弹性系数k 时，利用工程数据手册中该种材料的杨氏模量Y ，再结合该工件的具体尺寸（长度L 和截面积S ），就能很方便地由下式得出k 的数值：LYSk =（2）测量杨氏模量的方法有静力学拉伸法和动力学共振法两种。
钢丝杨氏模量的测定实验报告
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【实验原理】1.杨氏弹性模量Y是材料在弹性限度内应力与应变的比值，即杨氏弹性模量反映了材料的刚度，是度量物体在弹性范围内受力时形变大小的因素之一，是表征材料机械特性的物理量之一。
2.光杠杆原理伸长量Δl比较小，不易测准，本实验利用了光杠杆的放大原理对Δl进行测量。
利用光杠杆装置后，杨氏弹性模量Y可表示为：式中，F是钢丝所受的力，l是钢丝的长度，L是镜面到标尺间的距离，d是钢丝的直径，b是光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离，Δn是望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量。
3.隔项逐差法隔项逐差法为了保持多次测量优越性而采用的数据处理方法。
使每个测量数据在平均值内都起到作用。
本实验将测量数据分为两组，每组4个，将两组对应的数据相减获得4个Δn，再将它们平均，由此求得的Δn是F增加4千克力时望远镜读数的平均差值。
【实验步骤】1．调整好杨氏模量测量仪，将光杠杆后足尖放在夹紧钢丝的夹具的小圆平台上，以确保钢丝因受力伸长时，光杠杆平面镜倾斜。
2．调整望远镜。
调节目镜，使叉丝位于目镜的焦平面上，此时能看到清晰的叉丝像；调整望远镜上下、左右、前后及物镜焦距，直到在望远镜中能看到清晰的直尺像。
3．在钢丝下加两个砝码，以使钢丝拉直。
记下此时望远镜中观察到的直尺刻度值，此即为n0值。
逐个加砝码，每加1个，记下相应的直尺刻度值，直到n7，此时钢丝下已悬挂9个砝码，再加1个砝码，但不记数据，然后去掉这个砝码，记下望远镜中直尺刻度值，此为n7’，逐个减砝码，每减1个，记下相应的直尺刻度值，直到n0’。
4.用米尺测量平面镜到直尺的距离L；将光杠杆三足印在纸上，用游标卡尺测出b；用米尺测量钢丝长度l；用千分尺在钢丝的上、中、下三部位测量钢丝的直径d，每部位纵、横各测一次。
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钢丝杨氏模量实验
总分：100组卷人：系统管理员
一、单选题共 5 小题共 20 分
1. (4分)在拉伸法测杨氏模量实验中，采用加减砝码各测一次取平均的方法测量△x是为了标准答案：C
A. 增加测量次数
B. 扩大拉伸测量范围
C. 消除因摩擦和滞后带来的系统误差
D. 消除砝码的误差
2. (4分)材料相同，粗细长度不同的两根钢丝，它们的杨氏模量是否相同:
标准答案：C
A. 细金属丝的杨氏模量值较大
B. 粗金属丝的杨氏模量值较大
C. 相同
D. 不一定
3. (4分)如果金属丝圆柱形活动夹和平台圆孔间有摩擦力存在，对实验结果将有何影响____ 标准答案：B
A. 结果偏小
B. 结果偏大
C. 没有影响
D. 随机
4. (4分)在测量金属丝的杨氏模量实验中，常需预加负载，其作用是（）。
标准答案：C
A. 消除摩擦力
B. 没有作用
C. 拉直金属丝，避免当做伸长过程测量
D. 消除零点误差
5. (4分)对于一定温度下的金属丝杨氏模量，说法正确的是（）。
标准答案：D
A. 只与材料的物理性质有关与材料的大小和形状无关
B. 与材料的大小有关而与形状无关
C. 与材料的形状有关而与大小无关
D. 杨氏模量标志着金属材料抵抗弹性变形的能力
二、操作题共 1 小题共 80 分
1. (80分)拉伸法测金属丝的杨氏模量
考题内容：
初始状态：
考察关键点：
要测量的物理量：
★实验考察的隐藏变量
◆ (6.67分)底座水平调节
评分规则：
底座水平调节成功，得6.67分
底座水平调节失败，得0.00分
标准答案：底座水平调节成功
◆ (6.67分)平面镜与平台垂直
评分规则：
平面镜调节成功，得6.67分
平面镜调节失败，得0.00分
标准答案：平面镜调节成功
◆ (3.33分)望远镜的调节(十字叉丝线清晰)
评分规则：
望远镜调(十字叉丝线)节成功，得3.33分
望远镜(十字叉丝线)调节失败，得0.00分
标准答案：望远镜(十字叉丝线)调节成功
◆ (3.33分)望远镜的调节(标尺清晰)
评分规则：
望远镜(直尺)调节成功，得3.33分
望远镜(直尺)调节失败，得0.00分
标准答案：望远镜(直尺)调节成功
★使用米尺测量光杠杆臂长、钢丝长度、标尺到平面镜的水平距离
◆ (10.67分)光杠杆臂长b(单位：m)
评分规则：
实际测量偏差在-5% ~ 5%之间，得10.67分
实际测量偏差在-10% ~ 10%之间，得5.33分
标准答案：从实验中获取
◆ (10.67分)钢丝长度L(单位：m)
评分规则：
实际测量偏差在-5% ~ 5%之间，得10.67分
实际测量偏差在-10% ~ 10%之间，得5.33分
标准答案：从实验中获取
◆ (6.67分)标尺到平面镜的距离D(单位：m)
评分规则：
实际测量偏差在-5% ~ 5%之间，得6.67分
实际测量偏差在-10% ~ 10%之间，得4.00分
标准答案：从实验中获取
★使用螺旋测微计测量钢丝直径，并将结果填入下表：
◆ (不评分)测量6次金属丝直径d(单位：mm)
标准答案：从实验中获取
◆ (6.67分)钢丝直径6次测量的平均值d(单位：mm)
评分规则：
实际测量偏差在-5% ~ 5%之间，得6.67分
实际测量偏差在-10% ~ 10%之间，得4.00分
标准答案：从实验中获取
★增加（减少）砝码，测量钢丝的的拉伸量，并将结果填入下表；根据测量值计算并填写杨氏模量值：
◆ (不评分)钢丝伸长量r(单位：cm)
标准答案：从实验中获取
★请将钢丝伸长量的平均值分成r0、r1、r2、r3和r4、r5、r6、r7两组，用逐差法计算测得当砝码质量m’=500g时：
◆ (13.33分)钢丝伸长量b’(单位：m)
评分规则：
实际测量偏差在-5% ~ 5%之间，得13.33分
实际测量偏差在-10% ~ 10%之间，得6.67分
标准答案：从实验中获取
◆ (10.67分)钢丝杨氏模量值E(单位：E11 Pa)
评分规则：
实际测量偏差在-8% ~ 8%之间，得10.67分
实际测量偏差在-12% ~ 12%之间，得5.33分
标准答案：从实验中获取
★记录数据有效数字的正确性
◆ (1.33分)记录数据有效数字的正确性(螺旋测微计测量钢丝直径读数保留到小数点后面3位，单位：mm; 用逐差法计算得到的钢丝伸长量b’值保留到小数点后面4位，单位：m) 评分规则：
格式正确，得1.33分
格式错误，得0.00分
标准答案：格式正确。