实验报告-杨氏模量测量
杨氏模量测量实验报告
杨氏模量测量实验报告一、实验目的1、学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
2、掌握用光杠杆放大法测量微小长度变化量。
3、学会使用游标卡尺、螺旋测微器等测量长度的仪器。
4、学习用逐差法处理实验数据。
二、实验原理1、杨氏模量的定义杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
对于一根长度为L、横截面积为 S 的均匀金属丝，在受到沿长度方向的拉力 F 作用时，伸长量为ΔL。
根据胡克定律，在弹性限度内，应力 F/S 与应变ΔL/L成正比，比例系数即为杨氏模量 E，其表达式为：E ＝（F/S)／（ΔL/L) ＝ FL/（SΔL)2、光杠杆放大原理光杠杆是一个附有三个尖足的平面镜，其前两尖足放在平台的沟内，后足尖置于与金属丝下端相连的圆柱体上。
当金属丝被拉长时，光杠杆的后足尖随圆柱体下降ΔL，使光杠杆绕前足尖转动一微小角度θ。
此时，反射光线相对入射光线偏转2θ 角。
设平面镜到标尺的距离为D，光杠杆后足尖到两前足尖连线的垂直距离为 b，则有：ΔL ＝bθ/2D 由于θ 很小，tanθ ≈ θ，所以ΔL ＝bΔx/2D ，式中Δx 为标尺上的读数变化量。
三、实验仪器杨氏模量测量仪、光杠杆、望远镜及标尺、螺旋测微器、游标卡尺、砝码、米尺等。
四、实验步骤1、调整杨氏模量测量仪（1）调节底座水平，使金属丝铅直。
（2）将光杠杆放在平台上，使其前两足尖位于沟槽内，后足尖置于与金属丝下端相连的圆柱体上，调整光杠杆平面镜的俯仰角度，使其与平台垂直。
（3）调节望远镜及标尺，使其与光杠杆平面镜等高，且望远镜光轴水平，标尺与望远镜光轴垂直。
2、测量金属丝的长度 L用米尺测量金属丝的长度，测量多次，取平均值。
3、测量金属丝的直径 d用螺旋测微器在金属丝的不同部位测量直径，测量多次，取平均值。
4、测量光杠杆常数 b用游标卡尺测量光杠杆后足尖到两前足尖连线的垂直距离 b，测量多次，取平均值。
5、测量望远镜中标尺的初始读数 n₀在未加砝码时，通过望远镜读取标尺的读数 n₀。
杨氏模量测定实验报告
杨氏模量的测定【实验目的】1. 掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法，了解其应用。
2. 掌握各种长度测量工具的选择和使用。
3. 学习用逐差法和作图法处理实验数据。
【实验仪器】MYC-1型金属丝杨氏模量测定仪（一套）、钢卷尺、米尺、螺旋测微计、重垂、砝码等。
【实验原理】 一、杨氏弹性模量设金属丝的原长L ，横截面积为S ，沿长度方向施力F 后，其长度改变ΔL ，则金属丝单位面积上受到的垂直作用力F/S 称为正应力，金属丝的相对伸长量ΔL/L 称为线应变。
实验结果指出，在弹性范围内，由胡克定律可知物体的正应力与线应变成正比，即LLYS F ∆= （１） 则LL SF Y ∆=（２） 比例系数Y 即为杨氏弹性模量。
在它表征材料本身的性质，Y 越大的材料，要使它发生一定的相对形变所需要的单位横截面积上的作用力也越大。
Y 的国际单位制单位为帕斯卡，记为Pa （1Pa =12m N ；1GPa =910Pa ）。
本实验测量的是钢丝的杨氏弹性模量，如果钢丝直径为d ，则可得钢丝横截面积S42d S π=则（２）式可变为L d FLY ∆=24π （3）可见，只要测出式（3）中右边各量，就可计算出杨氏弹性模量。
式中L （金属丝原长）可由米尺测量，d （钢丝直径），可用螺旋测微仪测量，F （外力）可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力F=mg 求出，而ΔL 是一个微小长度变化（在此实验中 ，当L ≈１ｍ时，F 每变化１ｋg 相应的ΔL 约为0.3ｍｍ）。
因此，本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对钢丝微小伸长量ΔL 的间接测量。
二、光杠杆测微小长度变化尺读望远镜和光杠杆组成如图2所示的测量系统。
光杠杆系统是由光杠杆镜架与尺读望远镜组成的。
光杠杆结构见图2（b ）所示，它实际上是附有三个尖足的平面镜。
三个尖足的边线为一等腰三角形。
前两足刀口与平面镜在同一平面内（平面镜俯仰方位可调），后足在前两足刀口的中垂线上。
杨氏模量实验报告实验原理(3篇)
第1篇一、实验背景杨氏模量（Young's Modulus）是材料力学中的一个重要物理量，它表征了材料在受力时抵抗形变的能力。
在工程实践中，杨氏模量是衡量材料刚度的重要指标之一，对材料的选择和结构设计具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法测定金属材料的杨氏模量，并掌握相关实验原理和操作步骤。
二、实验原理1. 杨氏模量的定义杨氏模量（E）是指材料在弹性变形范围内，单位面积上所承受的应力与相应的应变之比。
其数学表达式为：E = σ / ε其中，σ为应力，ε为应变。
应力（σ）是指单位面积上的力，其数学表达式为：σ = F / A其中，F为作用在材料上的力，A为受力面积。
应变（ε）是指材料形变与原始长度的比值，其数学表达式为：ε = ΔL / L其中，ΔL为材料形变的长度，L为原始长度。
2. 胡克定律在弹性变形范围内，杨氏模量与应力、应变之间存在线性关系，即胡克定律：σ = Eε该定律表明，在弹性变形范围内，材料的应力与应变成正比。
3. 实验原理本实验采用拉伸法测定金属材料的杨氏模量。
具体实验步骤如下：（1）将金属样品固定在实验装置上，使其一端受到拉伸力F的作用。
（2）测量金属样品的原始长度L0和受力后的长度L。
（3）计算金属样品的形变长度ΔL = L - L0。
（4）根据胡克定律，计算应力σ = F / A，其中A为金属样品的横截面积。
（5）计算应变ε = ΔL / L0。
（6）根据杨氏模量的定义，计算杨氏模量E = σ / ε。
三、实验仪器1. 拉伸试验机：用于施加拉伸力F。
2. 样品夹具：用于固定金属样品。
3. 量具：用于测量金属样品的原始长度L0、受力后的长度L和形变长度ΔL。
4. 计算器：用于计算应力、应变和杨氏模量。
四、实验步骤1. 将金属样品固定在实验装置上，确保其牢固。
2. 调整拉伸试验机，使其施加一定的拉伸力F。
3. 测量金属样品的原始长度L0。
4. 拉伸金属样品，使其受力后的长度L。
实验报告-杨氏模量测量.doc
实验报告-杨氏模量测量.doc实验目的：1. 掌握实验室常用的测量仪器，了解实验室的安全知识。
2. 了解杨氏模量的概念及其计算方法，熟悉杨氏模量的测量方法。
3. 学习测量过程中的数据记录、处理及分析方法。
实验原理：杨氏模量是刻画固体材料抗弯刚性的物理量。
在长度为L、横截面积为S、笔直时，杆子重物G以及悬挂物重物F作用下，测量杆子的伸长量(拉伸)或缩短量(压缩)，根据胡克定律，得到杆子的拉力或压力P。
根据杆子重物G和悬挂物重物F的重力作用的力矩平衡式：(G+F)l/2 = PL上式中，l为杆子原始长度，P为拉力或压力，E为杨氏模量。
根据以上公式，可求得杨氏模量的大小。
杨氏模量的单位为Pa，它的量级非常大，一般用GPa表示。
实验器材：电子称、游标卡尺、万能试验机、切床、金属试验棒、弹簧测量尺。
实验步骤：1. 切割金属试验棒（1）用切床将铝棒、铜棒、钢棒等材料切成等长0.5m的长度。
（2）用游标卡尺测出金属杆子的宽度、厚度以及长度。
2. 悬挂杆子（1）用细线将杆子悬挂在20773电子秤上，得到杆子的重量G。
（2）用弹簧测量尺测量悬挂杆子的长度。
（4）调整杆子的悬挂位置，用细线将测力计悬挂在杆子的中间，调整好悬挂位置，调整测力计的0点。
3. 加载杆子（1）调整万能试验机的速度、位移等参数。
（2）在试验过程中，测量杆子的变形量，记录数据。
4. 数据处理（1）根据测得的杆子的重量G、悬挂杆子的长度和万能试验机测得的杆子的长度得到截面面积S和杨氏模量E的值。
（2）计算并绘制出杆子的荷载变形曲线。
实验结果分析：本实验使用了铝棒、铜棒和钢棒三种材料进行杨氏模量的测量，测量结果如下：材料 | 杨氏模量E/GPa铝棒 | 73.12钢棒 | 195.68从实验结果中可以看出，杨氏模量随材料的不同而不同，杨氏模量最大的材料是钢，最小的是铝。
这是因为钢的密度大，组织结构紧密，杨氏模量自然也大。
相比之下，铝密度较小，组织结构疏松，所以杨氏模量比钢小。
测量杨氏模量的实验报告
测量杨氏模量的实验报告测量杨氏模量的实验报告引言：杨氏模量是材料力学中的一个重要参数，用于描述材料在受力时的弹性变形能力。
测量杨氏模量的实验是力学实验中的基础实验之一，本报告将介绍一次测量杨氏模量的实验过程和结果。
实验目的：本次实验的目的是测量给定材料的杨氏模量，并通过实验数据的分析，掌握测量杨氏模量的基本原理和方法。
实验原理：杨氏模量的测量原理基于胡克定律，即在弹性变形范围内，物体的应变与应力成正比。
应变可以通过测量物体的伸长量与原始长度的比值得到，应力可以通过施加力的大小与物体的横截面积的比值得到。
根据杨氏模量的定义，可以得到以下公式：E = σ/ε其中，E表示杨氏模量，σ表示应力，ε表示应变。
实验装置：本次实验使用的装置包括弹簧测力计、测量尺、悬挂物体、负载等。
实验步骤：1. 将弹簧测力计固定在水平台架上，并调整使其垂直。
2. 将悬挂物体挂在弹簧测力计的下方，并记录下负载的质量。
3. 使用测量尺测量悬挂物体的长度，并记录下原始长度。
4. 将负载逐渐增加，每次增加一定负载后记录下负载和悬挂物体的长度。
5. 继续增加负载，直至悬挂物体的长度增加一定量后停止，并记录下此时的负载和悬挂物体的长度。
实验数据处理：根据实验步骤中记录的数据，可以计算出每次增加负载后悬挂物体的伸长量。
通过将负载与伸长量的数据绘制成应力-应变曲线，可以得到材料的杨氏模量。
实验结果：根据实验数据处理的结果，我们得到了材料的杨氏模量为X。
通过对实验数据的分析，我们发现材料在受力时呈现出线性的应力-应变关系，符合胡克定律。
实验结果的准确性和可靠性得到了验证。
实验讨论：本次实验中，我们使用了弹簧测力计和测量尺等装置进行杨氏模量的测量。
然而，实际实验中可能会存在一些误差，如仪器的精度限制、实验环境的影响等。
为了提高实验结果的准确性，我们可以采取一些措施，如增加测量次数、使用更精确的仪器等。
结论：通过本次实验，我们成功地测量了给定材料的杨氏模量，并掌握了测量杨氏模量的基本原理和方法。
杨氏模量测量实验报告
杨氏模量测量实验报告【实验名称】：杨氏模量测量实验【实验目的】：1.了解杨氏模量的定义和物理意义；2.掌握用实验方法测量杨氏模量的原理和步骤；3.熟练掌握实验仪器的使用方法和注意事项；4.学会分析处理实验数据，计算出被测物体的杨氏模量。
【实验仪器】：万能试验机、游标卡尺、数显卡尺、电子天平等。
【实验原理】：杨氏模量是描述物体抗拉性质的一个重要指标，它可以衡量物体在受到拉伸或压缩作用下的刚性程度。
在实验中，我们采用悬挂法来测量杨氏模量，具体步骤如下：1. 将被测物体悬挂在两个支点之间，保持水平，使其自由悬挂；2. 加上一定的负荷，在达到恒定的应力状态后，记录物体的长度变化量；3. 根据胡克定律，计算出物体所受的拉力大小，并根据形变和拉力的关系求出物体的杨氏模量。
【实验步骤】：1.准备工作(1)清洗被测物体表面，去除污垢和氧化层。
(2)使用游标卡尺或数显卡尺等测量被测物体的直径、长度等尺寸参数，并记录下来。
(3)悬挂被测物体到万能试验机的上夹具，保证其自由悬挂并水平。
2.实验操作(1)在万能试验机上加负荷，使被测物体达到恒定的应力状态。
(2)记录被测物体的长度变化量，并计算出拉力大小。
(3)根据拉力和形变的关系，求出被测物体的杨氏模量。
3.数据处理(1)根据实验所得数据，绘制出应力-应变曲线。
(2)通过斜率法或者曲线拟合法，求出被测物体的杨氏模量。
4.实验注意事项(1)掌握好实验仪器的使用方法，严格按照实验流程进行操作，以免发生意外。
(2)保持被测物体的表面光滑干净，避免影响实验结果。
(3)在实验过程中，需要注意对温度、湿度等因素的控制，以保证实验结果的准确性。
【实验结果】：本实验所测得被测物体的杨氏模量为XXX。
根据计算结果和应力-应变曲线，可以看出所测物体具有较好的抗拉性能和刚性特性。
杨氏模量测量实验报告
杨氏模量测量实验报告引言：杨氏模量是材料力学性能的重要指标之一，能够描述材料在受力后变形程度的大小。
测量杨氏模量是材料力学实验中常用的一种方法。
本实验旨在通过弹性力学实验，测量不同材料样品的杨氏模量，并分析材料的弹性性质。
本实验采用三点弯曲法进行杨氏模量的测量。
实验设备与方法：1. 设备：实验所需设备包括：弯曲试验机、样品夹持器、测量卡尺、金属样品。
2. 方法：1) 准备工作：a. 清洁金属样品，确保表面平整无明显瑕疵。
b. 调整弯曲试验机的夹具位置，使其水平平衡。
2) 安装样品：a. 使用样品夹持器夹持金属样品。
b. 调整夹持器位置，使样品在试验过程中能够受到均匀的力。
3) 开始试验：a. 将夹持器固定在弯曲试验机上。
b. 调整弯曲试验机上的载荷读数器，使其能够读取力的大小。
c. 开始施加载荷，在每个载荷下测量样品的变形程度。
d. 逐渐增加载荷，持续测量样品的变形情况，直至样品破断。
4) 数据处理：a. 根据测量结果计算出样品的弹性应变和应力。
b. 绘制应变-应力曲线，通过线性拟合确定斜率，即杨氏模量。
实验结果与分析：根据我们的实验数据，我们绘制了不同金属样品的应变-应力曲线，并通过线性拟合确定了斜率，也即杨氏模量。
样品1：钢材应变（ε）应力（σ）0.001 20 MPa0.002 40 MPa0.003 60 MPa0.004 80 MPa通过上述数据，我们得到钢材的杨氏模量为200 GPa。
样品2：铝材应变（ε）应力（σ）0.001 10 MPa0.002 20 MPa0.003 30 MPa0.004 40 MPa通过上述数据，我们得到铝材的杨氏模量为100 GPa。
通过以上实验结果，我们可以看出钢材的杨氏模量是铝材的两倍，说明钢材具有更高的刚度和较小的变形程度。
这也符合我们对钢材和铝材的常见认知，钢材通常被用来制作承重结构，因为其强度和刚度较高。
结论：通过杨氏模量测量实验，我们成功测量了不同材料样品的杨氏模量，并分析了不同材料的弹性性质。
杨氏模量测量实验报告
杨氏模量测量实验报告杨氏模量测量实验报告引言：杨氏模量是材料力学中的重要参数，用于描述材料在受力时的弹性性质。
本实验旨在通过测量材料的应力-应变关系，来确定杨氏模量。
实验中采用了悬臂梁法进行测量，通过对不同材料进行实验，比较其杨氏模量的差异。
实验装置：实验装置主要包括悬臂梁、负荷传感器、应变计和数据采集系统。
悬臂梁是一根固定在一端的长条材料，通过在悬臂梁上施加力，可以使其发生弯曲。
负荷传感器用于测量施加在悬臂梁上的力，应变计用于测量悬臂梁上的应变。
数据采集系统用于记录和分析实验数据。
实验步骤：1. 准备工作：根据实验要求选择不同材料的悬臂梁，并在其上安装负荷传感器和应变计。
2. 施加力：通过调整实验装置，使得悬臂梁处于平衡状态。
然后逐渐施加力，记录不同力下的应变值。
3. 数据采集：使用数据采集系统记录实验数据，并进行实时监测和保存。
4. 数据分析：根据实验数据绘制应力-应变曲线，并通过线性回归分析得到杨氏模量的数值。
5. 结果比较：将不同材料的杨氏模量进行比较，并分析其差异原因。
实验结果与分析：经过实验测量和数据分析，我们得到了不同材料的杨氏模量数值。
结果显示，不同材料的杨氏模量存在较大差异。
这是由于材料的组成、结构和制备工艺等因素所致。
进一步分析发现，金属材料的杨氏模量通常较高，这是因为金属材料具有较高的强度和韧性，能够承受较大的应力而不发生破坏。
相比之下，塑料和橡胶等非金属材料的杨氏模量较低，这是由于其分子结构较为松散，容易发生形变和断裂。
此外，实验还发现，不同材料的杨氏模量还与温度、湿度等环境因素有关。
在高温和潮湿的环境下，材料的杨氏模量往往会发生变化，这是由于材料内部结构的变化导致的。
结论：通过本实验的测量和分析，我们得到了不同材料的杨氏模量数值，并比较了其差异。
实验结果表明，材料的组成、结构和环境因素等都会对杨氏模量产生影响。
因此，在工程设计和材料选择中，需要充分考虑材料的杨氏模量特性，以确保材料在受力时具备足够的弹性和稳定性。
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实验报告：杨氏模量的测定
杨氏模量的测定（伸长法）
【实验目的】
1.用伸长法测定金属丝的杨氏模量
2.学习光杠杆原理并掌握使用方法
【实验仪器】
伸长仪；光杆杆；螺旋测微器；游标尺；钢卷尺和米尺；望远镜（附标尺）。
【实验原理】
物体在外力作用下或多或少都要发生形变，当形变不超过某一限度时，撤走外力之后形变能随之消失，这种形变叫弹性形变，发生弹性形变时物体内部将产生恢复原状的内应力。
设有一截面为S ，长度为l 的均匀棒状（或线状）材料，受拉力F 拉伸时，伸长了δ，其单位面积截面
所受到的拉力S F
称为胁强，而单位长度的伸长量l δ称为胁变。
根据胡克定律，在弹性形变范围内，棒状
（或线状）固体胁变与它所受的胁强成正比：
F E S l
δ
= 其比例系数E 取决于固体材料的性质，反应了材料形变和内应力之间的关系，称为杨氏弹性模量。
Fl
E S δ
=
（1）
右图是光杠杆镜测微小长度变化量的原理图。
左侧曲尺状物为光杠杆镜，M 是反射镜，b 为光杠杆镜短臂的杆长，B 为光杆杆平面镜到尺的距离，当加减砝码时，b 边的另一端则随被测钢丝的伸长、缩短而下降、上升，从而改变了M 镜法线的方向，使得钢丝原长为l 时，从一个调节好的位于图右侧的望远镜看M 镜中标尺像的读数为0h ；而钢丝受力伸长后，光杠杆镜的位置变为虚线所示，此时从望远镜上看到的标尺像的读数变为i h 。
这样，钢丝的微小伸长量δ，对应光杠杆镜的角度变化量θ，而对应的光杠杆镜中标尺读数变化则为Δh 。
由光路可逆可以得知，h ∆对光杠杆镜的张角应为θ2。
从图中用几何方法可以得出：
tg b
δ
θθ≈=
(1)
tg22h
B
θθ∆≈=
(2) 将（1）式和(2)式联列后得：
2b
h B
δ=
∆ (3) 考虑到2
=/4S D π，F mg =
所以：2
8Bmgl
E D b h
π=∆ 这种测量方法被称为放大法。
由于该方法具有性能稳定、精度高，而且是线性放大等优点，所以在设计各类测试仪器中有着广泛的应用。
图 光杠杆原理
A
【实验内容】
砝码盘挂在钢丝下端钢丝拉直，调节杨氏模量仪底盘下面的3个底脚螺丝，同时观察放在平台上的水准尺，直至中间平台处于水平状态为止。
2.调节光杠杆镜位置。
将光杆镜放在平台上，两前脚放在平台横槽内，后脚放在固定钢丝下端圆柱形套管上（注意一定要放在金属套管的边上，不能放在缺口的位置），并使光杠杆镜镜面基本垂直或稍有俯角，如图所示。
3.望远镜调节。
将望远镜置于距光杆镜1m 左右处，松开望远镜固定螺钉，上下移动使得望远镜和光杠杆镜的镜面基本等高。
从望远镜筒上方沿镜筒轴线瞄准光杠杆镜面，移动望远镜固定架位置，直至可以看到光杠杆镜中标尺的像。
然后再从目镜观察，先调节目镜使十字叉丝清晰，最后缓缓旋转调焦手轮，使物镜在镜筒内伸缩，直至从望远镜里可以看到清晰的标尺刻度为止。
4.观测伸长变化。
从不挂砝码开始，一次按等时间间隔2min ，递加2kg 砝码，记下望远镜上看到的标尺像的读数变为i h ，直至10kg ，紧接着再依次撤掉2kg 砝码，记下望远镜上看到的标尺像的读数变为i h ，这是钢丝收缩过程中的读数变化。
注意：加、减砝码时，应轻放轻拿，避免钢丝产生较大幅度振动。
加（或减）砝码后，钢丝会有一个伸缩的微振动，要等钢丝渐趋平稳后再读数。
5.测量光杠杆镜前后脚距离b 。
把光杠杆镜的三只脚在白纸上压出凹痕，用尺画出两前脚的连线，再用游标卡尺量出后脚到该连线的垂直距离
6.测量钢丝直径D 。
用螺旋测微计在钢丝的不同部位测6次，取其平均值。
测量时每次都要注意记下数据，螺旋测微计的零位误差。
7.测量光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离B 。
用钢卷尺量出光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离，测量1次。
8.用米尺测量钢丝原长l ，测量1次。
【实验数据】
单位制：mm，零点读数D0=0；。