杨氏模量-实验报告.docx

【杨氏模量】是材料科学中的一个重要物理量，它衡量的是固体材料在弹性形变时，单位体积内应力与应变的比例关系。在实验中，我们通常通过伸长法来测定钢丝的杨氏模量，这种方法尤其适用于研究线性弹性材料的性质。 在实验目的中，首要任务是测定钢丝的杨氏模量，这意味着我们需要通过精确的测量来确定钢丝在受力下的形变。第二个目标是掌握光杠杆的原理及其应用，光杠杆是一种放大微小位移的装置，对于测量微小长度变化，如钢丝在受力后的伸长量，极为有效。 实验器材包括杨氏模量仪、光杠杆、水准仪、螺旋测微器和钢卷尺等，这些都是确保实验准确性和精确度的重要工具。水准仪用于校准设备的水平，螺旋测微器则用于测量钢丝的直径和伸长量，而钢卷尺则用于测量大范围的长度。 实验原理基于弹性形变的概念，当物体在弹性限度内受到外力，会形变并能恢复原状。超过弹性限度，形变则不可逆。对于钢丝来说，我们关注的是其在拉力作用下的伸长形变。根据胡克定律，材料的胁强（单位面积上的力）与形变成正比，比例常数就是杨氏模量E。在实验中，通过测量钢丝的伸长量和施加的力，可以计算得到E。 光杠杆的原理是利用镜子反射光线，通过角度变化来放大微小的长度变化。当加载砝码使钢丝伸长时，光杠杆的标尺读数也会相应改变，根据几何关系，可以建立微小伸长量ΔL与标尺读数变化ΔΝ的关系式，从而间接测量出ΔL。 实验操作中，首先要确保钢丝固定牢固，光杠杆和望远镜的调整至关重要，这涉及到测量的准确性和减少误差。调整完成后，逐步增加砝码，记录每次加载后的标尺读数，最后通过公式（2.6.4）计算杨氏模量。 整个实验流程注重精度和稳定性，通过对不同参数的精确测量和控制，可以有效地测定钢丝的杨氏模量，进一步了解材料的弹性性能。这个实验不仅锻炼了实验技能，也加深了对材料力学特性的理解。