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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

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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3

3、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?L

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2、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。标尺通过平面镜反射后，

在望远镜中呈像。则望远镜可以通过平面镜观察到标尺的像。

望远镜中十字线处在标尺上刻度为x0。当钢丝下降?L时，

平面镜将转动?角。则望远镜中标尺的像也发生移动，十字

线降落在标尺的刻度为xi处。由于平面镜转动?角，进入望

远镜的光线旋转2?角。从图中看出望远镜中标尺刻度的变

化?n?ni?n0。因为?角很小，由上图几何关系得：

?L?n??tan??2??tan2??bR

b?n（2）2R

由（1）（2）得：

8FLRY?2?db?n则：?L?

【实验内容及步骤】

1、调杨氏模量测定仪底角螺钉，使工作台水平，要使

夹头处于无障碍状态。

2、放上光杠杆，T形架的两前足置于平台上的沟槽内，

后足置于方框夹头的平

面上。微调工作台使T形架的三足尖处于同一水平面上，

并使反射镜面铅直。

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3、望远镜标尺架距离光杠杆反射平面镜1.2～1.5m。调

节望远镜光轴与反射镜

中心等高。调节对象为望远镜筒。

4、初步找标尺的像：从望远镜筒外侧观察反射平面镜，

看镜中是否有标尺的像。

如果没有，则左右移动支架，同时观察平面镜，直到从

中找到标尺的像。

5、调节望远镜找标尺的像：先调节望远镜目镜，得到

清晰的十字叉丝；再调节

调焦手轮，使标尺成像在十字叉丝平面上。