篇一：大学物理实验《用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量》
用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量
一、 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；
4.学会不确定的计算方法，结果的正确表达； 5.学会实验报告的正确书写。 二、 实验仪器
杨氏弹性模量测量仪(型号见仪器上)（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、钢卷尺（0-200cm ,0.1 、游标卡尺(0-150mm,0.02)、螺旋测微器(0-150mm,0.01) 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，物体的伸长?L，则在金属丝的弹性限度内，有：
F
E?
L
我们把E称为杨氏弹性模量。
如上图：
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x?x??L???n（?n?n2?n0） ?
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F
F12
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LL
四、 实验内容 <一> 仪器调整
1. 杨氏弹性模量测定仪底座调节水平； 2. 平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；
3. 将望远镜放置在平面镜正前方1.5-2.0m左右位置上；
4. 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； 5. 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；
6. n0一般要求调节到零刻度。
<二>测量
7. 计下无挂物时刻度尺的读数n0；
8. 依次挂上1kg的砝码，七次，计下n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7； 9. 依次取下1kg的砝码，七次，计下n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7；
10. 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； 11. 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。
<三>数据处理方法——逐差法
1. 实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还
是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。 2. 逐差法采用隔项逐差：
'
'
'
'
'
''
??
(n4?n0)?(n5?n1)?(n6?n2)?(n7?n3)
4
3. 注：上式中的?为增重4kg的金属丝的伸长量。
五、 实验数据记录处理
金属丝伸长量：A?
4
(A4?A0)?(A5?A1)?(A6?A2)?(A7?A3)
?1.82cm
4
Sn?
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i
?A
?
2
4?1
2
?0.02cm
?A?Sn??仪?0.05cm
金属丝直径：?
d1?d2?d3?d4?d5?d6
?0.600mm
6
Sn?
?d?
??d
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2
6
i
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2
6?1
2
?0.002mm
Sn??仪?0.005mm （注意：i为下表中第5列数据）
（以上各公式请把自己实际实验数据代入计算，?仪为仪器误差值，根据实际测量所用仪器查询）
8FLD8?4.000?9.80?68.20?10?2?150.20?10?2
E?2??2.04?1011N/m2
?32?3?2
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2
2
2
2
2
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LDd?A????????x?
112.04?10
? =0.13?10N/m
参考值：E0?2.000~2.100 ?10N/m 百分差：
11
2
112
2
E?E02.04?1011?2.100?10112.04?1011?2.000?1011
?E??100%?~?100%??3%~2%
E02.100?10112.000?1011
六、实验注意事项及误差分析（此部分请同学根据自己实验情况写，勿抄袭！）
<一>注意事项：
1. 光杠杆、望远镜和标尺所构成的光学系统一经调节好后，在实验过程中就不可
在移动，否则，所测的数据将不标准，实验又要重新开始；
2. 不准用手触摸目镜、物镜、平面反射镜等光学镜表面，更不准用手、布块或任
意纸片擦拭镜面； <二> 误差分析：
3. 实验测数据前没有事先放上去一个2kg砝码，将金属丝拉直，作为一个基准点； 4. 5. 6. 7.
用游标卡尺在纸上测量x值和螺旋测微器测量读数时易产生误差； 测量金属丝长度时没有找准卡口；
米尺使用时常常没有拉直，且应该注意水平测量D，铅垂测量L； 在加减砝码是应该注意轻放，避免摇晃。
以上数据处理方法、结果表达方式可以参考，但并非实验真实数据，请大家采用自己实验所得数据，切勿抄袭结果！
篇二：大学物理实验《用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量》[1]
用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量
一、 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；
4.学会不确定的计算方法，结果的正确表达； 5.学会实验报告的正确书写。 二、 实验仪器
杨氏弹性模量测量仪(型号见仪器上)（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、钢卷尺（0-200cm ,0.1 、游标卡尺(0-150mm,0.02)、螺旋测微器(0-150mm,0.01) 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，物体的伸长?L，则在金属丝的弹性限度内，有：
F
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我们把E称为杨氏弹性模量。
如上图：
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四、 实验内容 <一> 仪器调整
1. 杨氏弹性模量测定仪底座调节水平； 2. 平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；
3. 将望远镜放置在平面镜正前方1.5-2.0m左右位置上；
4. 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； 5. 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；
6. n0一般要求调节到零刻度。
<二>测量
7. 计下无挂物时刻度尺的读数n0；
8. 依次挂上1kg的砝码，七次，计下n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7； 9. 依次取下1kg的砝码，七次，计下n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7；
10. 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； 11. 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。
<三>数据处理方法——逐差法
1. 实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还
是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。 2. 逐差法采用隔项逐差：
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3. 注：上式中的?为增重4kg的金属丝的伸长量。
五、 实验数据记录处理
金属丝伸长量：A?
4
(A4?A0)?(A5?A1)?(A6?A2)?(A7?A3)
?1.82cm
4
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金属丝直径：?
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Sn??仪?0.005mm （注意：i为下表中第5列数据）
（以上各公式请把自己实际实验数据代入计算，?仪为仪器误差值，根据实际测量所用仪器查询）
8FLD8?4.000?9.80?68.20?10?2?150.20?10?2
E?2??2.04?1011N/m2
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112.04?10
? =0.13?10N/m
参考值：E0?2.000~2.100 ?10N/m 百分差：
11
2
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E?E02.04?1011?2.100?10112.04?1011?2.000?1011
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六、实验注意事项及误差分析（此部分请同学根据自己实验情况写，勿抄袭！）
<一>注意事项：
1. 光杠杆、望远镜和标尺所构成的光学系统一经调节好后，在实验过程中就不可
在移动，否则，所测的数据将不标准，实验又要重新开始；
2. 不准用手触摸目镜、物镜、平面反射镜等光学镜表面，更不准用手、布块或任
意纸片擦拭镜面； <二> 误差分析：
3. 实验测数据前没有事先放上去一个2kg砝码，将金属丝拉直，作为一个基准点； 4. 5. 6. 7.
用游标卡尺在纸上测量x值和螺旋测微器测量读数时易产生误差； 测量金属丝长度时没有找准卡口；
米尺使用时常常没有拉直，且应该注意水平测量D，铅垂测量L； 在加减砝码是应该注意轻放，避免摇晃。
以上数据处理方法、结果表达方式可以参考，但并非实验真实数据，请大家采用自己实验所得数据，切勿抄袭结果！
篇三：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。
5. 测量完毕，整理各量具和器具。 【数据记录和处理】
提示：
①标尺的平均差值Δn是力F=4千克力时对应的标尺变化值，F取40牛顿。 ②把B类不确定度当作总不确定度，并取Δ仪=0.1/5=0.2mm，则u（Δn）=0.12mm。
度 ?0?2
3.钢丝直径d的测量。
设，则A类不确定度
；
B类不确
定； 总不确定
度
所以
，，相对不确定
度
4.杨氏模量Y的计算
。
相对不确定度：
总不确定度： ；
实验结果标准形式： 【思考与讨论】
1.杨氏模量是材料的机械特性之一，只要材料的成份组成一定，不论其长度和粗细如何，其值一定。
2.杨氏模量是一个简接测量量，计算公式较繁杂，在计算时一定要细心，并要特别留意各简接测量量的量纲，以获得正确的结果。
3.实验应在望远镜调好的条件下，先测Δn，依次测L、b、l，d，否则有可能在整个实验过程中实验条件发生变化，致使实验结果不正确。
《拉伸法测钢丝的杨氏弹性模量》出自：百味书屋
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