1、HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY物 理 实 验 报 告实 验 题 目： 拉伸法测金属丝的杨氏模量 姓 名： 张志林 物理实验教学中心- 1 -实 验 报 告一、实验题目：拉伸法测金属丝的杨氏模量二、实验目的： 1. 掌握静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量2. 学会光杠杆法测量微小长度变化量的技巧3. 巩固逐差法处理实验数据4. 接受有效数字计算和不确定度计算的训练三、实验仪器：数显液压加力杨氏模量测定仪，新型光杠杆，螺旋测微计和钢卷尺四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：E = F L /LS （1）E 杨氏模量，固体材料抵抗形变能力的重要物理量，固有属性，取决于材
2、料，F/S 应力 ， L/L 应变，F、 S、 L 易测，L 不易测，采用光杠杆法设金属丝的直径为 d，有E=4FL/d2L （2）当金属丝受力后，产生微小伸长，光杠杆后足尖便随托板一起作微小移动，并使光杠杆绕前足尖转动一微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角，这样标尺的像在光杠杆反射镜和调节反射镜之间反射，便把这一微小角位移放大成较大线位移。这就是光杠杆产生光放大的基本原理。下面我们来导出本实验的测量原理公式。- 2 -光杠杆放大原理示意图标尺和观察者在两侧，开始时光杠杆反射镜与标尺在同一平面,在望远镜中读到的标尺读数为 n0,当光杠杆反射镜的后足尖下降 L，将会产生一个微小偏转角
3、，此时在望远镜中读到的标尺读为 n1, n1-n0 即为放大后的钢丝伸长量N，常称作视伸长。由图可知L=btanbN= n1-n0=Dtan44D所以它的放大倍数为A0=NL=n1-n0/L=4Db可得E=16FLD/d2bN （3）式中 D 为调节反射平面镜到标尺的距离，b 称为光杠杆常数，即为光杠杆后足尖到两前足尖连线的垂直距离。五、实验数据处理（整理表格、计算过程、结论）：F=0.01kg 仪 =0.5mm标尺读数 /mm次数 拉力示数/kg 加载 减载 平均 逐差值 /mm0 14.00 40.0 39.8 39.9 N1= n5-n0 12.21 15.00 42.5 42.0 42
4、.3 N1= n6-n1 12.12 16.00 45.0 44.9 45.0 N1= n7-n2 12.03 17.00 47.2 47.1 47.2 N1= n8-n3 12.34 18.00 49.1 50.0 49.6 N1= n9-n4 12.4- 3 -5 19.00 52.0 52.1 52.1 N12.26 20.00 54.2 54.4 54.4 SN 0.167 21.00 57.0 57.0 57.0 D=113.10.3cm8 22.00 59.5 59.5 59.5 L=46.50.2cm9 23.00 62.0 62.0 62.0 b=8.520.05 cm仪 =0.005mm ， 0=0.000mm次数测量值1 2 3 4 5 6 dSdd/mm 0.812 0.813 0.811 0.812 0.810 0.813 0.812 0.0012(mm)70.22仪仪dS)m(.仪仪N )N/m(1096.102.5801.433616 28232 bdFLDE %.22 bDL)N/m(104.2E)96.1(六、总结及可能性应用（误差分析、收获、体会及本实验的应用）：1.增加 D 可进一步提高放大倍数；2.水平没调对结果会有影响；3.也可利用作图法进行处理；4.钢丝是否要定期更换。
