杨氏模量测量实验报告数据
弯曲法测杨氏模量实验报告

弯曲法测杨氏模量实验报告一、实验目的1、掌握用弯曲法测量金属丝杨氏模量的原理和方法。
2、学会使用读数显微镜、砝码等实验仪器。
3、培养实验数据处理和误差分析的能力。
二、实验原理杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
当一根长度为L、横截面为 S 的金属丝,在其两端受到力 F 的作用时,金属丝会发生弯曲形变。
根据胡克定律,在弹性限度内,金属丝的弯曲形变与所受的外力成正比。
设金属丝的弯曲形变产生的挠度为δ,根据材料力学理论,有:\\frac{F}{S} = E\frac{\delta}{L^3}\其中,E 为杨氏模量。
通过测量金属丝的长度 L、横截面直径 d(从而计算出 S)、施加的力 F(通过砝码质量计算)以及挠度δ,即可计算出杨氏模量 E。
三、实验仪器1、读数显微镜:用于测量金属丝的挠度。
2、砝码:提供外力。
3、金属丝:实验测量对象。
4、支架:用于固定金属丝。
5、游标卡尺:测量金属丝的直径。
6、米尺:测量金属丝的长度。
四、实验步骤1、用米尺测量金属丝的长度 L,多次测量取平均值,减少误差。
2、用游标卡尺在不同位置测量金属丝的直径 d,测量多次取平均值。
3、将金属丝固定在支架上,使其处于水平状态。
4、调整读数显微镜,使其能够清晰地看到金属丝的下表面,并将显微镜的刻度调零。
5、依次在金属丝的一端缓慢加上砝码,记录每次增加砝码后读数显微镜中金属丝的挠度值。
6、实验结束后,整理实验仪器。
五、实验数据记录与处理1、金属丝长度 L 的测量测量次数:5 次测量值(单位:cm):_____、_____、_____、_____、_____平均值:L =_____ cm2、金属丝直径 d 的测量测量次数:5 次测量值(单位:mm):_____、_____、_____、_____、_____平均值:d =_____ mm3、挠度δ 的测量砝码质量 m(单位:g):_____、_____、_____、_____、_____对应的挠度值δ(单位:mm):_____、_____、_____、_____、_____4、计算横截面积 S\S =\frac{\pi d^2}{4}\5、计算外力 F\F = mg\(其中 g 为重力加速度,取 98 m/s²)6、根据实验数据,计算出杨氏模量 E\E =\frac{mgL^3}{48S\delta}\六、误差分析1、测量误差长度 L、直径 d 和挠度δ 的测量都存在一定的误差,可能是由于测量仪器的精度、读数的误差等因素导致。
杨氏模量实验报告数据

竭诚为您提供优质文档/双击可除杨氏模量实验报告数据篇一:杨氏模量实验报告杨氏模量的测量【实验目的】1.1.掌握螺旋测微器的使用方法。
2.学会用光杠杆测量微小伸长量。
3.学会用拉伸法金属丝的杨氏模量的方法。
【实验仪器】杨氏模量测定仪(包括:拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺),水准器,钢卷尺,螺旋测微器,钢直尺。
1、金属丝与支架(装置见图1):金属丝长约0.5米,上端被加紧在支架的上梁上,被夹于一个圆形夹头。
这圆形夹头可以在支架的下梁的圆孔内自由移动。
支架下方有三个可调支脚。
这圆形的气泡水准。
使用时应调节支脚。
由气泡水准判断支架是否处于垂直状态。
这样才能使圆柱形夹头在下梁平台的圆孔转移动时不受摩擦。
2、光杠杆(结构见图2):使用时两前支脚放在支架的下梁平台三角形凹槽内,后支脚放在圆柱形夹头上端平面上。
当钢丝受到拉伸时,随着圆柱夹头下降,光杠杆的后支脚也下降,时平面镜以两前支脚为轴旋转。
图1图2图33、望远镜与标尺(装置见图3):望远镜由物镜、目镜、十字分划板组成。
使用实现调节目镜,使看清十字分划板,在调节物镜使看清标尺。
这是表明标尺通过物镜成像在分划板平面上。
由于标尺像与分划板处于同一平面,所以可以消除读书时的视差(即消除眼睛上下移动时标尺像与十字线之间的相对位移)。
标尺是一般的米尺,但中间刻度为0。
【实验原理】1、胡克定律和杨氏弹性模量固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。
如果外力后仍有残余形变,这种形变称为塑性形变。
应力:单位面积上所受到的力(F/s)。
应变:是指在外力作用下的相对形变(相对伸长?L/L)它反映了物体形变的大小。
FL4FL?用公式表达为:Y??(1)s?L?d2?L2、光杠杆镜尺法测量微小长度的变化在(1)式中,在外力的F的拉伸下,钢丝的伸长量?L是很小的量。
用一般的长度测量仪器无法测量。
在本实验中采用光杠杆镜尺法。
初始时,平面镜处于垂直状态。
杨氏弹性模量的测定实验报告

杨氏弹性模量的测定实验报告
目录
1. 实验目的
1.1 实验原理
1.1.1 弹性模量的定义
1.1.2 杨氏弹性模量的计算公式
1.2 实验仪器
1.3 实验步骤
1.4 数据处理
1.5 实验结果与分析
1.6 实验结论
1. 实验目的
通过本实验,旨在掌握杨氏弹性模量的测定方法,了解弹性模量的物理意义,以及实验中应注意的问题。
1.1 实验原理
1.1.1 弹性模量的定义
弹性模量是材料抗拉伸性能的指标,是描述材料抵抗拉伸形变的能力的物理量。
1.1.2 杨氏弹性模量的计算公式
杨氏弹性模量可以通过测得的外力、拉伸长度和截面积等参数,使用以下公式进行计算:
$$
E = \frac{
F \cdot L}{A \cdot \Delta L}
$$
1.2 实验仪器
本实验所需的仪器包括拉伸试验机、标尺、外力计等。
1.3 实验步骤
1. 将试样放置于拉伸试验机上,并进行固定。
2. 施加外力,逐渐增加拉伸长度,记录相应数据。
3. 根据实验数据计算杨氏弹性模量。
1.4 数据处理
利用实验中测得的数据,按照计算公式进行处理,求解杨氏弹性模量。
1.5 实验结果与分析
根据实验测得的杨氏弹性模量数值,进行结果分析,比较实验数据之
间的差异,探讨可能的原因。
1.6 实验结论
总结实验过程中的得失,对实验结果进行概括,并讨论可能存在的误
差和改进方法。
测量杨氏模量实验报告

测量杨氏模量实验报告一、实验目的1、掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
2、学会用逐差法处理实验数据。
3、测量金属丝的杨氏模量。
二、实验原理杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
设有一根粗细均匀的金属丝,长度为$L$,截面积为$S$,在金属丝上施加外力$F$,金属丝会伸长$\Delta L$。
根据胡克定律,在弹性限度内,应力与应变成正比,即:\F = YS\frac{\Delta L}{L}\其中,$Y$ 就是杨氏模量。
本实验采用光杠杆法测量金属丝的微小伸长量$\Delta L$。
光杠杆是一个附有平面镜的三脚架,如图所示。
插入光杠杆原理图当金属丝伸长时,光杠杆的后脚会随之下降,带动平面镜转动一个微小角度$\theta$,从而使反射光线偏转一个角度$2\theta$。
通过测量光线在标尺上移动的距离$D$,可以计算出微小伸长量$\Delta L$。
根据几何关系,有:\\tan\theta \approx \theta =\frac{\Delta L}{b}\\\tan 2\theta \approx 2\theta =\frac{D}{d}\联立可得:\\Delta L =\frac{bD}{2d}\将其代入杨氏模量的表达式,可得:\Y =\frac{8FLD}{g\pi d^2 b^2}\其中,$g$ 为重力加速度。
三、实验仪器1、杨氏模量测定仪。
2、光杠杆。
3、望远镜及标尺。
4、砝码若干。
5、米尺。
6、游标卡尺。
7、螺旋测微器。
四、实验步骤1、调节杨氏模量测定仪调节底座水平,使金属丝竖直。
调节光杠杆平面镜与平台垂直。
调节望远镜,使其与光杠杆平面镜等高,且能清晰看到标尺的像。
2、测量金属丝的长度$L$ 、直径$d$ 以及光杠杆后脚到两前脚连线的垂直距离$b$ 。
用米尺测量金属丝的长度$L$,多次测量取平均值。
用螺旋测微器在不同位置测量金属丝的直径$d$,多次测量取平均值。
用米尺测量光杠杆后脚到两前脚连线的垂直距离$b$。
杨氏模量_实验报告

一、实验目的1. 了解杨氏模量的概念及其在材料力学中的应用。
2. 掌握杨氏模量的测定方法,即拉伸法。
3. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理杨氏模量(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,材料的相对伸长(或压缩)量与外力成正比,即:ΔL/L = F/S E其中,ΔL为材料的伸长量,L为材料的原始长度,F为施加在材料上的外力,S为材料的横截面积,E为杨氏模量。
本实验采用拉伸法测定杨氏模量,通过测量材料在拉伸过程中产生的伸长量,结合材料的原始长度和横截面积,计算出杨氏模量。
三、实验仪器与材料1. 杨氏模量测定仪(包括:拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺)2. 螺旋测微器3. 游标卡尺4. 钢直尺5. 金属丝(直径约为0.5mm)四、实验步骤1. 将金属丝一端固定在杨氏模量测定仪的拉伸仪上,另一端连接到重物托盘。
2. 调整螺栓,使金属丝处于铅直状态。
3. 使用游标卡尺测量金属丝的直径,并记录数据。
4. 将望远镜和标尺放置在光杠杆前方约1.2m处。
5. 调节望远镜和标尺,使标尺铅直,光杠杆平面镜平行于标尺。
6. 观察望远镜中的标尺像,记录初始像的位置。
7. 挂上重物,使金属丝产生一定的伸长量。
8. 观察望远镜中的标尺像,记录新的像的位置。
9. 计算金属丝的伸长量,并记录数据。
10. 重复步骤7-9,进行多次测量,取平均值。
五、数据处理与结果分析1. 计算金属丝的横截面积S,S = π (d/2)^2,其中d为金属丝直径。
2. 计算金属丝的相对伸长量ΔL/L,ΔL/L = ΔL/L0,其中L0为金属丝的原始长度,ΔL为金属丝的伸长量。
3. 根据公式E = F/S ΔL/L,计算杨氏模量E。
4. 计算多次测量的平均值,并求出标准偏差。
六、实验结果1. 金属丝直径d:0.48mm2. 金属丝原始长度L0:500mm3. 金属丝伸长量ΔL:0.5mm4. 金属丝横截面积S:0.185mm^25. 杨氏模量E:2.10×10^11 Pa七、结论通过本实验,我们成功地测定了金属丝的杨氏模量,结果为2.10×10^11 Pa。
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。
杨氏模量实验报告数据
杨氏模量实验报告数据一、实验目的本实验旨在测量金属材料的杨氏模量,了解材料在弹性范围内的力学性能,并通过实验数据的处理和分析,掌握实验原理和方法。
二、实验原理杨氏模量是描述材料在弹性限度内抵抗拉伸或压缩变形能力的物理量。
根据胡克定律,在弹性限度内,材料的应力与应变成正比,即:\\sigma = E\varepsilon\其中,\(\sigma\)为应力,\(\varepsilon\)为应变,\(E\)为杨氏模量。
在拉伸实验中,应力\(\sigma\)等于拉力\(F\)除以横截面积\(S\),应变\(\varepsilon\)等于伸长量\(\Delta L\)除以原始长度\(L\)。
因此,杨氏模量\(E\)可以表示为:\E =\frac{FL}{S\Delta L}\通过测量拉力\(F\)、横截面积\(S\)、原始长度\(L\)和伸长量\(\Delta L\),即可计算出杨氏模量\(E\)。
三、实验仪器1、杨氏模量测定仪:包括光杠杆、望远镜、标尺等。
2、砝码:用于提供拉力。
3、米尺:测量长度。
4、游标卡尺:测量金属丝的直径。
5、螺旋测微器:精确测量金属丝的直径。
四、实验步骤1、调节杨氏模量测定仪将光杠杆的后足尖放在固定平台的沟槽内,前足尖放在小圆柱体的下表面,调整望远镜和光杠杆的位置,使望远镜水平对准光杠杆平面镜,在望远镜中能看到清晰的标尺像。
调节望远镜的目镜和物镜,使标尺的像清晰且无视差。
2、测量金属丝的长度\(L\)用米尺测量金属丝的有效长度,测量多次取平均值。
3、测量金属丝的直径\(d\)用游标卡尺在不同位置测量金属丝的直径,测量多次取平均值。
用螺旋测微器在不同位置测量金属丝的直径,测量多次取平均值。
4、挂上砝码,测量伸长量\(\Delta L\)依次增加砝码,记录每次增加砝码后望远镜中标尺的读数。
再依次减少砝码,记录每次减少砝码后望远镜中标尺的读数。
5、数据处理计算每次增加和减少砝码时的伸长量平均值。
金属杨氏模量测量实验报告
金属杨氏模量测量实验报告一、实验目的1、学习用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
2、掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。
3、学会使用望远镜和标尺测量长度。
4、学习数据处理和误差分析的方法。
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$S$的金属丝,在受到沿长度方向的拉力$F$作用时,其伸长量为$\Delta L$。
根据胡克定律,在弹性限度内,应力与应变成正比,即$F/S = E \times (\Delta L/L)$,其中$E$就是杨氏模量。
2、光杠杆原理光杠杆是一个带有三个尖足的平面镜,前两尖足放在一个固定的平台上,后尖足放在金属丝的测量端。
当金属丝发生微小伸长时,光杠杆后尖足随之移动,带动平面镜转动一个微小角度$\theta$。
通过望远镜和标尺可以观测到平面镜反射的标尺像的移动,从而测量出微小的长度变化。
根据几何关系,有$\tan\theta =\Delta n / D$,其中$\Deltan$是标尺像的移动距离,$D$是望远镜到平面镜的距离。
又因为$\theta$很小,所以$\tan\theta \approx \theta$。
同时,$\theta =\Delta L / b$,其中$b$是光杠杆前后尖足的距离。
联立可得:$\Delta L = b \times \Delta n / D$将其代入杨氏模量的公式$E = F \times L /(S \times \Delta L)$,可得:$E = 8FLD /(S\pi d^2 \Delta n b)$,其中$d$是金属丝的直径。
三、实验仪器杨氏模量测量仪、光杠杆、望远镜、标尺、砝码、螺旋测微器、米尺等。
四、实验步骤1、调节仪器(1)将杨氏模量测量仪的底座调水平,使金属丝竖直。
(2)将光杠杆放在平台上,使其前两尖足与平台的沟槽对齐,后尖足与金属丝的测量端接触良好。
(3)调整望远镜和标尺的位置,使通过望远镜能清晰地看到标尺的像。
动态法测量杨氏模量实验报告
动态法测量杨氏模量实验报告一、实验目的1、学会用动态法测量杨氏模量。
2、掌握共振频率的测量方法。
3、了解实验仪器的使用和数据处理方法。
二、实验原理杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
动态法测量杨氏模量的基本原理是基于振动系统的共振特性。
一根细长的棒,作微小横振动(弯曲振动)时,其振动方程为:$Y=\frac{4ml^3f^2}{d^4}$其中,$Y$为杨氏模量,$m$为棒的质量,$l$为棒的长度,$d$为棒的直径,$f$为棒的共振频率。
当棒在某一频率下发生共振时,振幅达到最大值。
通过测量棒的共振频率、质量、长度和直径,就可以计算出杨氏模量。
三、实验仪器1、动态杨氏模量测量仪:包括激振器、拾振器、示波器等。
2、游标卡尺:用于测量棒的长度和直径。
3、电子天平:用于测量棒的质量。
四、实验步骤1、测量棒的尺寸用游标卡尺在棒的不同位置测量其长度$l$,多次测量取平均值。
在棒的两端和中间部位测量直径$d$,同样多次测量取平均值。
2、安装实验装置将棒的一端固定在支架上,另一端通过细绳连接激振器。
拾振器安装在棒的适当位置,与示波器相连。
3、寻找共振频率开启激振器,逐渐改变其输出频率,同时观察示波器上的信号。
当示波器上显示的振幅达到最大值时,此时的频率即为共振频率$f$。
4、测量质量用电子天平测量棒的质量$m$。
5、重复测量改变拾振器的位置,重复上述步骤,测量多组数据。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录|测量次数|长度$l$ (mm) |直径$d$ (mm) |共振频率$f$ (Hz) |质量$m$ (g) ||::|::|::|::|::|| 1 |______ |______ |______ |______ || 2 |______ |______ |______ |______ || 3 |______ |______ |______ |______ |2、数据处理计算长度$l$、直径$d$、共振频率$f$和质量$m$的平均值。
杨氏模量实验报告
0.00578 2
0.000578 2
0.000578 2
2 × 0.000000547 2
0.0011 2
) +(
) +(
) +(
) +(
)
40
0.555
2.028
0.000062
0.06576
≈ 2.433%
∆E = E ×
∆E
= 1.6 × 1011 × 0.02433 = 0.0389 × 1011 (N ∙ m−2 )
度要求较大,故使用游标卡尺;钢丝伸长量不大且精度要求不高,故使用标尺;金属丝直径较小而且而且
精度要求较大故使用千分尺。
2、利用光杠杆把测微小长度△L 变成测 b,光杠杆放大率为 2D/L,根据此式能否以增加 D 减小 l 来提高放
大率,这样做有无好处?有无限度?应该怎样考虑这个问题?
利用光杠杆把测微小长度∆变成测 b,可以使用下面的公式:
E
七、思考题
1、本实验中共几个长度量?为什么用不同仪器来测量?
本实验共 5 个长度量:金属丝长度 L、光杠杆与标尺的距离 D、光杠杆常数 b、金属丝直径 d、钢丝伸长量
l。因为不同的测量长度的仪器通常具有不同的测量范围、精度和灵敏度,因此适合测量不同范围和精度的
长度量。金属丝长度 L 和光杠杆与标尺的距离 D 测量范围较大所以需要卷尺;光杠杆常数 b 相对较小,精
4
(2)
利用(1)和(2)式计算即可,其中
F:可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给出
L:可由米尺测量
d:为细铁丝的直径,可用螺旋测微仪测量
ΔL: 是一个微小长度变化量,本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对金属丝微小伸长量L 的间接测量。
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杨氏模量测量实验报告数据
杨氏模量测量实验报告数据
引言:
杨氏模量是衡量材料刚性和弹性的重要物理量,通过测量杨氏模量可以了解材
料的力学性质和应用范围。
本实验旨在通过杨氏模量测量实验,获取准确的数据,并分析其结果。
实验步骤:
1. 准备工作:准备一根直径均匀的金属棒,并使用游标卡尺测量其长度和直径,记录数据。
2. 悬挂实验:将金属棒悬挂在两个支点之间,保持水平,并使用一个附加质量
将其拉伸,使其产生弹性变形。
3. 读数记录:使用一个显微镜观察金属棒的弯曲,并记录下最大位移的读数。
4. 数据处理:根据实验数据计算杨氏模量。
实验数据:
1. 金属棒的长度:L = 50 cm
2. 金属棒的直径:d = 1 cm
3. 金属棒的弯曲位移:ΔL = 0.5 cm
4. 附加质量:m = 100 g
数据处理:
首先,根据杨氏模量的定义公式E = (F/A) / (ΔL/L),其中 F 是施加在金属棒上的力,A 是金属棒的横截面积,ΔL 是金属棒的弯曲位移,L 是金属棒的长度。
根据附加质量和重力加速度的关系 F = mg,其中 g 是重力加速度,m 是附加
质量。
金属棒的横截面积A = π(d/2)²,其中π 是圆周率。
将实验数据代入计算公式,可得:
E = (mg / π(d/2)²) / (ΔL / L)
根据实验数据的数值代入计算,可得:
E = (0.1 kg × 9.8 m/s²) / (π(0.01 m/2)²) / (0.005 m / 0.5 m)
经过计算,可得杨氏模量的数值为:
E ≈ 3.14 × 10^11 Pa
结果分析:
通过实验数据的处理,我们得到了金属棒的杨氏模量约为3.14 × 10^11 Pa。
这个数值表明了金属棒在受力时的刚性和弹性特性。
杨氏模量越大,表示材料越刚性,越难产生弹性变形。
根据实验数据的数值,我们可以进一步分析金属棒的力学性质和应用范围。
例如,如果金属棒的杨氏模量比较小,说明其弹性较高,适用于需要弯曲变形的场合,如弹簧、弯曲杆等。
而如果杨氏模量较大,则表示金属棒的刚性较高,适用于需要抵抗外力变形的场合,如建筑结构、机械零件等。
结论:
通过本实验的杨氏模量测量,我们得到了金属棒的杨氏模量约为3.14 × 10^11 Pa。
这个结果表明了金属棒的刚性和弹性特性,并为进一步研究材料的力学性质和应用范围提供了重要的数据参考。
实验过程中的准确测量和数据处理是确保结果可靠性的关键。