物理实验报告 - 金属丝杨氏模量的测定
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。
金属丝杨氏模量的测定实验报告
金属丝杨氏模量的测定实验报告金属丝杨氏模量的测定实验报告引言：杨氏模量是描述材料刚性和弹性的重要参数，对于材料的力学性能评估和工程设计具有重要意义。
本实验旨在通过测定金属丝的杨氏模量，探索金属材料的力学性能，并了解测量过程中的误差来源及其对结果的影响。
实验原理：杨氏模量是描述材料在弹性变形过程中应力与应变关系的物理量。
在弹性区域内，应力与应变成正比，比例系数即为杨氏模量。
实验中，我们采用悬挂法测定金属丝的杨氏模量。
将金属丝固定在两个支撑点上，并在中间加挂一负重。
通过测量金属丝的长度变化和负重的重量，可以计算得到杨氏模量。
实验步骤：1. 准备工作：选择一根细丝材料，如铜丝或钢丝，并测量其直径和长度。
准备两个支撑点，保证丝材能够悬挂在中间。
2. 悬挂装置搭建：将金属丝固定在两个支撑点上，并调整支撑点的高度，使金属丝水平悬挂。
3. 测量初始长度：使用游标卡尺等测量工具，准确测量金属丝的初始长度。
注意避免外力对丝材的影响。
4. 加挂负重：在金属丝的中间位置加挂一负重，记录下负重的重量。
5. 测量变形长度：使用测微计等精确测量工具，测量金属丝在负重作用下的长度变化。
注意避免外力对丝材的影响。
6. 数据处理：根据测量结果计算金属丝的应变和应力，并绘制应力-应变曲线。
通过线性拟合得到斜率，即为金属丝的杨氏模量。
实验结果与讨论：根据实验数据和测量结果，我们得到了金属丝的杨氏模量。
然而，实验中可能存在一些误差来源，如测量长度的精确度、负重的不均匀分布等。
这些误差会对最终的结果产生影响。
为了减小误差，我们可以采取以下措施：1. 使用更加精确的测量工具，如激光测距仪等，提高测量长度的准确性。
2. 在金属丝上均匀分布负重，避免负重集中在某一点导致丝材变形不均匀。
3. 进行多次实验，取平均值，减小随机误差的影响。
此外，我们还可以探索不同材料的杨氏模量差异，比较不同金属材料的力学性能。
不同材料的杨氏模量差异可能源于其晶格结构、原子间键的强度等因素。
金属丝杨氏模量的测量实验报告
金属丝杨氏模量的测量实验报告1. 引言嘿，朋友们！今天咱们聊聊金属丝的杨氏模量测量实验。
可能一听“杨氏模量”这几个字，你就想“这是什么高深的玩意儿？”其实，别紧张，简单来说，就是一种衡量材料在受力后变形能力的指标。
比如说，想象一下你在拉一根橡皮筋，拉得越长，它就越变形。
金属丝也是类似的，看看它在力的作用下会变成什么样，今天咱们就来亲自体验一番！2. 实验目的2.1 理解杨氏模量的概念。
2.2 学会测量金属丝在不同负载下的变形情况。
2.3 掌握实验数据的处理与分析。
好啦，接下来咱们就正式进入实验环节。
这一趟可不简单，不过别担心，跟着我就行，保证不让你迷路。
3. 实验材料首先，咱们得准备一些实验材料。
别小看这些东西，都是让实验顺利进行的关键。
你需要：。
一根金属丝，这个最好选择铜或铝，毕竟它们的导电性和延展性都不错。
一台精准的电子秤，确保你称重的时候不出错。
一个尺子，量长度的工具，谁让咱们要计算呢？。
各种重量的小砝码，这可得多准备几种，咱们可得多试试。
最后，当然少不了一个实验记录本，得把数据都记下来，省得回头忘了。
4. 实验步骤4.1 首先，拿出金属丝，量一下它的原始长度。
记得要小心翼翼，别让它打结了，要不然可真是自找麻烦。
4.2 然后，把金属丝的一端固定在一个稳固的支架上，另一端则悬挂上砝码。
哎，这个时候可能会有人问，“为什么要固定？”因为不固定的话，金属丝就跟小孩儿一样，根本不听话，拉来拉去的，不知所措。
4.3 逐渐增加砝码的重量，记录每次施加的重量和金属丝的长度变化。
此时你会发现，金属丝在拉伸的过程中，那变化可真是让人惊叹，感觉就像是时间在慢慢变长。
5. 数据处理5.1 记录完所有数据后，咱们开始处理。
可以用公式来计算杨氏模量，公式是：。
E = frac{F cdot L_0{A cdot Delta L 。
这里面“F”代表施加的力，“L_0”是原始长度，“A”是金属丝的横截面积，“ΔL”是变形量。
金属丝杨氏模量的测定实验报告
金属丝杨氏模量的测定实验报告实验报告金属丝杨氏模量的测定一、实验目的通过实验测定金属丝的杨氏模量，掌握杨氏模量的测定方法及其原理。
二、实验原理杨氏模量是材料的一种物理量，它是表征材料在受力情况下的刚度。
杨氏模量越大，表明力作用下材料变形越小，其刚度越大。
杨氏模量的测定方法一般采用悬线法或悬挂法，本实验采用的是悬线法。
实验原理如下：当金属丝受外力作用时，形成一个悬挂状态，其自身重力受到张力的平衡，成为拉伸状态。
设金属丝的直径为d，长度L，所加载重物的重量为F，则金属丝所受拉力为F，而张力均匀分布在金属丝的横截面上，张力大小为F/π(d/2)^2。
令金属丝的长度为L0，其自身重量为G，则金属丝在外力作用下的总长度L为L0+δ，δ为金属丝的伸长量。
根据胡克定律，当金属丝受到张力时，其伸长量与张力成正比。
则有：δ=(FL0)/AEl其中A是金属丝的截面积，E为杨氏模量，I为金属丝的惯性矩。
从上述公式可以得到：E=FL0/δAI在实验中，由于金属丝受到外力的作用会有摆动，会引起对实验结果的影响，因此需要仔细控制稳定性。
三、实验步骤1. 将衡盘放在支架上，将经过钩子的紫铜丝绳穿过轮子，将两端悬挂在衡盘钩子上，轻轻震动衡盘，使丝绳震动到稳定位置，将衡盘调整至HorizonTal水平。
2. 当稳定之后，开启溶液灯，扯动指示灯片的变压器，使其显出最明亮的横向梯纹，然后调整可调光圈，调整至红、绿烛强度相等。
这时就得到成功的平面梯纹。
3. 用高清显微镜读取最上面一篇横向梯纹上下测线之差h1和水准仪板上面的读数H1。
4. 加上适当载荷，然后用高清显微镜读取最下面一篇横向梯纹上下测线之差h2和水准仪板上面的读数H2。
5. 改变重物的质量，重复上述操作，每递增一定量，再读一次上下两个梯纹的位移离差和水准仪的读数，使绘出不同载荷下的荷载荷距图。
6. 根据实验数据求出图像中 e 及 L 的数值，代入E=FL/δAI 计算得杨氏模量。
金属丝杨氏模量的测定
金属丝杨氏模量的测定实验报告【实验目的】1. 学会测量杨氏模量的一种方法，掌握“光杠杆镜”测量微小长度变化的原理。
2. 学会用“对称测量”消除系统误差。
3. 学习如何依实际情况对各个测量量进行误差估算。
4. 练习用逐差法和作图法处理实验数据。
【实验仪器】杨氏模量仪测量仪、钢卷尺、螺旋测微器、望远镜（附标尺）、游标卡尺、砝码等。
【实验原理】(一）、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LL E S F ∆= （１） 则LS FL E ∆= （２） 比例系数即为杨氏弹性模量。
国际单位制单位为-2m ⋅N 。
在它表征材料本身的性质，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。
本实验测量的是钢丝的杨氏弹性模量，如果钢丝直径为，则可得钢丝横截面积则（２）式可变为 Ld FL E ∆=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（金属丝原长）可由米尺测量，（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=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）、尺读望远镜和光杠杆组成测量系统。
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。
尺读望远镜由一把竖立的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成。
将光杠杆和望远镜放置好，按仪器调节顺序调好全部装置后，就会在望远镜中看到经由光杠杆平面镜反射的标尺像。
金属杨氏弹性模量的测量实验报告
一、实验目的1. 掌握光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
2. 学习并运用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
3. 通过实验，加深对弹性模量概念的理解，提高实验操作技能。
4. 学会处理实验数据，运用逐差法计算结果，并对误差进行分析。
二、实验原理杨氏弹性模量（E）是描述材料在受到拉伸或压缩时抵抗形变的能力的物理量。
根据胡克定律，在弹性限度内，材料的应变（ε）与应力（σ）成正比，即σ = Eε。
其中，σ = F/A，ε = ΔL/L，F为作用力，A为截面积，ΔL为长度变化，L为原长。
本实验采用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
实验原理如下：1. 将金属丝一端固定，另一端悬挂砝码，使金属丝受到拉伸力F。
2. 利用光杠杆法测量金属丝的微小长度变化ΔL。
3. 根据胡克定律，计算出金属丝的杨氏弹性模量E。
三、实验仪器1. 金属丝（钢丝）2. 光杠杆装置（包括光杠杆、望远镜、标尺）3. 砝码4. 螺旋测微器5. 游标卡尺6. 卷尺7. 计算器四、实验步骤1. 将金属丝一端固定在支架上，另一端悬挂砝码。
2. 将光杠杆装置放置在金属丝下方，调整望远镜与标尺，使光杠杆平面镜与标尺平行。
3. 调整望远镜与平面镜的高度，使望远镜对准平面镜。
4. 读取标尺上金属丝原长L0。
5. 挂上砝码，使金属丝受到拉伸力F。
6. 观察望远镜中的像，记录金属丝的长度变化ΔL。
7. 重复步骤5和6，进行多次测量。
8. 计算金属丝的平均长度变化ΔL平均。
五、数据处理1. 根据公式E = FΔL/AΔL，计算金属丝的杨氏弹性模量E。
2. 对实验数据进行逐差法处理，消除偶然误差。
3. 计算实验结果的平均值和标准差。
4. 分析实验误差，包括系统误差和偶然误差。
六、实验结果与分析（此处根据实际实验数据填写）七、实验总结1. 本实验成功测定了金属丝的杨氏弹性模量，掌握了光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
2. 通过实验，加深了对弹性模量概念的理解，提高了实验操作技能。
大学物理实验报告-数据处理-2.2 金属丝杨氏弹性模量的测定
实验2.2 金属丝杨氏模量的测量浙江 大学 滨纾制作【实验目的】（1）掌握“光杠杆镜”测量微小长度变化的原理图。
（2）学会用“对称测量”消除系统误差。
（3）学习如何依实际情况对各个测量量进行误差估算。
（4）练习用逐差法、作图法处理数据。
【实验仪器】杨氏模量测定仪；螺旋测微器；钢卷尺和米尺；望远镜（附标尺）。
【实验原理】杨氏弹性模量 LS FL Y Δ0=。
其中，S 为棒状材料的截面积，L 0为原长度，F 为所受拉力，L Δ为伸长量。
本实验要测定某种型号钢丝的杨氏弹性模量Y ，其中F 可以由所挂的砝码的重量求出，截面积S 可以通过螺旋测微计测量金属丝的直径计算得出，0L 可用米尺等常规的测量器具测量，但L Δ由于其值非常微小，用常规的测量方法很难精确测量。
本实验将用放大法——“光杠杆镜”来测定这一微小的长度改变量L Δ，图1-1是光杠杆镜的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 即所谓光杠杆镜短臂的杆长，O 端为b 边的固定端，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 0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1n ；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2n 。
这样，钢丝的微小伸长量L 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21Δn n n -=。
由光路可逆可以得知，n ∆对光杠杆镜的张角应为θ2。
从图中用几何方法可以得出：b L∆=≈θθtg DnD n n ∆=-=≈1222tg θθ 将上面两式联列后得：n DbL ∆=∆2 图 1 - 1 光杠杆原理式中12n n n -=∆，相当于光杠杆镜的长臂端D 的位移。
其中的bD2叫做光杠杆镜的放大倍数，由于D >> b ，所以∆n >> ∆L ，从而获得对微小量的线性放大，提高了L ∆的测量精度。
金属丝杨氏模量的测定
金属丝杨氏模量的测定金属丝杨氏模量的测定是一个重要的物理实验，它用来测量金属材料的弹性性质。
杨氏模量是一个表征材料刚度的物理量，它反映了材料在弹性范围内变形时的抵抗力。
杨氏模量的测定对于金属丝的性能评估以及材料科学的深入研究都具有重要意义。
一、实验原理杨氏模量是指在线性弹性范围内，垂直于材料轴向的单位面积上所承受的拉伸力与材料伸长量之比。
数学表达式为：E = σ / ε其中，E为杨氏模量，σ为应力（单位面积上所承受的拉伸力），ε为应变（材料的伸长量）。
二、实验步骤1.样品准备：选取一段金属丝，长度约数十厘米，直径约数毫米。
用细线将金属丝悬挂起来，让其自然下垂。
2.测量初始长度：使用测量显微镜或读数显微镜，测量金属丝的自然下垂长度（原始长度）。
3.加荷：通过砝码或压力器将一定的重力施加于金属丝的下端，使其产生拉伸形变。
根据所施加的重力，可以计算出应力和应变的关系。
4.测量形变：使用测量显微镜或读数显微镜，测量金属丝在重力作用下的伸长量。
5.数据记录：将不同重力的拉伸形变数据记录在表格中，用于后续的数据分析和处理。
6.数据分析：利用实验数据计算金属丝的杨氏模量。
三、数据处理根据实验数据，利用线性拟合的方法，将应力和应变的关系绘制在直角坐标系中，得到一条直线。
该直线的斜率即为金属丝的杨氏模量。
四、误差分析在实验过程中，可能存在以下误差来源：1.测量误差：由于测量显微镜或读数显微镜的精度限制，可能导致对金属丝长度和伸长量的测量存在误差。
可以通过使用更高精度的测量设备来减小这种误差。
2.加荷误差：由于砝码或压力器的重力不准确，可能导致对金属丝应力的测量存在误差。
可以通过使用更高精度的加荷设备来减小这种误差。
3.环境误差：环境温度和湿度的变化可能影响金属丝的力学性能，从而产生误差。
为了减小这种误差，实验过程中应保持稳定的实验环境。
4.操作误差：由于实验操作不当（如金属丝放置不直、受力不均匀等），可能导致实验结果存在误差。
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七、数据处理：
测量次数
1
直径d/mm 0.520
标准差 0.001581
2 0.522
3 0.518
4 0.521
5 平均 0.519 0.520
；
；
加载砝码 质量/kg
标尺读数/cm
拉伸力增 拉伸力减
加时
小时
平均值
0.00 3.21 2.82 3.02
1.00 1.78 1.59 1.69
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实验名称：金属丝杨氏弹性模量的测定
一、引言：
金属杨氏弹性模量是反映物体在受外力作用下发生形变难易程度的重要物理量。
二、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；
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，
2.00 0.75 0.16 0.46
3.00 -0.64 -1.00 -0.82
加载砝码 质量/kg
标尺读数/cm
拉伸力增 拉伸力减
加时
小时
平均值
4.00 -1.88 -2.40 -2.14
5.00 -3.13 -3.18 -3.16
6.00 -4.32 -4.24 -4.28
7.00 -5.30 -5.31 -5.31
物体的伸长 L ，则在金属丝的弹性限度内，有：
,
.
我们把 Y 称为杨氏弹性模量,单位 N/m2
S= ， 则有 Y=
b
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如上图： ，
解出：
四、实验仪器：
杨氏弹性模量测量仪，螺旋测微器，游标卡尺，钢卷尺，望远镜
五、实验内容：
仪器调整 加重 2kg 杨氏弹性模量测定仪底座调节水平；平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；将望远镜放置在平 面镜正前方左右位置上；粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节到等高，望远镜上的缺口、 准星对准平面镜中心，并能在望远镜上方看到尺子的像；细调望远镜：调节目镜焦距能清晰的看到叉 丝，并先调节物镜焦距找到平面镜，然后继续调节物镜焦距并能看到尺子清晰的像。 测量 计下加重 2kg 时刻度尺的读数 n0 ；依次挂上1kg 的砝码，七次，计下 n1, n2 , n3 , n4 , n5 , n6 , n7 ；依次取下 1kg 的砝码，七次，计下 n1' , n2' , n3' , n4' , n5 ' , n6' , n7' ；用米尺测量出金属丝的长度 L （两卡口之间的金属 丝）、镜面到尺子的距离 D ；用游标卡尺测量出光杠杆 x 、用螺旋测微器测量出金属丝直径 d 。
平均
D=；L=；b=；g=s2;
Δn
-1.29 -1.21 -1.18 -1.12 -1.20
绝对误差
0.09 0.01 0.02 0.08ห้องสมุดไป่ตู้0.05
;
八、实验结果：
Y=± )
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九、误差分析：
1. 对Δn 进行线性回归分析：
由图可知，R2=，拟合程度较好，数据较为成功。 2. 实验过程中，读数时无法保证绝对静止状态下读数，可能导致实验中的误差。 3. 实验中，操作台的震动可能导致实验的误差。
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