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篇一：北航基础物理实验报告---拉伸法测量钢丝弹性模量 目录 摘要.................................................4 关键词：.............................................4 4 Keywords:...........................................5 一、实验原理.........................................5 （1）弹性模量简介...................................5 （2）光杠杆放大原理.................................7 二、实验仪器.........................................9 机器人拳击
三、实验步骤.........................................9 （1）装置调节前的初步观察...........................9 （2）调整弹性模量测量系统...........................9 （3）测量数据.....................................11 （4）实验中注意的问题：............................11 （5）数据处理.....................................11 四、实验数据记录与处理..............................12 （1）计算钢丝弹性模量..............................12 （2）计算钢丝弹性模量的不确定度....................(:拉伸法测弹性模量实验报告)13 五、实验讨论........................................15 （1）误差分析.....................................15 （2）实验调节经验总结..............................17 六、实验改进意见....................................18 1、测量钢丝长度L方式的改进。......................18 2、测量装置调节方式的改进。........................19 3、测量伸长量c方式的改进。........................19
4、整体测量方案改进................................20
七、收获与建议......................................20
收获..............................................21
建议..............................................22
参考文献............................................23
摘要弹性模量即物体弹性变形难易程度，它是材料形变与应力关系的表征，用e表示。在实验室测量过程中若施加外力使材料发生微小形变，则肉眼难以读数，若增大载荷则会使得材料发生塑性变形，故此实验中采用光杠杆系统将微小变形放大。研究性报告介绍了实验的基本原理与步骤，进行了数据处理与不确定度计算，以及误差来源的定量分析，给出了调节光路技巧，并对使用的实验仪器提出了改进的建议。
关键词：
弹性模量光杠杆放大微小位移pet铝膜
Abstract
elasticmodulus,whichisrepresentedbye,describesthedegreeofdifficultyofthephysicalelasti
cdeformation,particularlytherelationshipbetweenmaterialdeformationandstress.Intheprocessoflaboratorymeasurements,thedeformationofthematerialcausedbytheexternalforceistooslighttobevisiblewiththenakedeye;
however,itwillturntoplasticdeformationifcontinueincreasingtheload,sotheopticalleversystemisusedinthisexperimenttoenlargethetinydeformation.Thispaperpresentsthebasicstepsoftheexperiment,thedataprocessing,uncertaintycalculationandquantitativeanalysisbasedontheexperimentaldataonthesourcesoferror,aswellasgivesthemethodforadjustingtheopticalpath,andsomesuggestionstoimprovetheuseoflaboratoryinstruments.
Keywords:
elasticmodulusopticallevermicro-displacementamplification
一、实验原理
（1）弹性模量简介
弹性模量的定义：理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。弹性模量e以单位面积上承受的力表示。任何物体在外力作用下都不可避免地发生形变，最简单的形变就是物体受外力拉伸（或压缩）时发生的伸长（或缩短）形变。
本实验利用钢丝在外力拉伸时产生形变，使得钢丝伸长原理设计而成。设钢丝的截面积为s，其长度为L，钢丝拉伸方向上受力为
篇二：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：
?L?
?tg????
x?x??L???n（?n?n2?n0）?
2D?n??2??D?
F
F12
?d
8FLDe???2
?Lx?dx??n
?n弩的结构图
LL
四、实验内容仪器调整
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。
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。
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：
室外1V2
纱窗角码
??
(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?
??a
i?12
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
i?1
2
6
i
?d?
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
?dx?A3.14?(0.600?10)?76.60?10?1.82?10
2
2
2
2
2
?A???L???D???d???x?????????????2?????e
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！）
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；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：拉伸法测量金属丝弹性模量带数据处理
本科实验报告
（详写）
【实验目的】
1.掌握拉伸法测量金属丝弹性模量的原理和方法。
2.学习光杠杆测量微小长度的变化的原理和方法。
3.进一步学习用逐差法，作图法处理数据。
4.多种长度测试方法和仪器的使用。
【实验内容和原理】
1．测定金属丝弹性模量
假定长为L、横截面积为s的均匀金属丝，在受到沿长度方向的外力F作用下伸长?L，根据
胡克定律可知，在弹性限度内，应变?L/L与外F/s成正比，即
e?LL=（e称为该金属的杨氏模量）（1）????
由此可得：
??=????
???L（2）
其中F,s和L都比较容易测量；?L是一个很小的长度变化量。
2．光杠杆测量微小长度变化
当金属丝受力伸长?L时，光杠杆后脚f1也随之下降?L，在?较
小（即?L ?L/b=tan???（1）
若望远镜中的叉丝原来对准竖尺上的刻度为r0；平面镜转动后，
根据广的反射定律，镜面旋转?，反射线将旋转2?，设这时叉丝对准新的刻度为r1。令?n=|r1–r0|，则当2?很小（即?n 持镜面与i时，有
?n/D=tan2??2?（2）
1、○2得，?L＝b?n/(2D)。由○
3．由以上可知，光杠杆的作用在于将微小的伸长量?L放大为竖尺图3-1
上的位移?n。通过?n,b,D这些比较容易准确测量的量间接地测定?L。其中2D/b称为光杠杆的放大倍数。
e?8FLD
?d2bl（3）
4．为减小实验误差依次在砝码钩上挂砝码（每次1kg，并注意砝码应交错放置整齐）。待系统稳定后，记下相应十字叉丝处读数ni（i=1,2，……，6）。依次减小砝码（每次1kg），待稳定后，记十字叉丝处相应读数（i=1,2，……，6）。取同一负荷刻度尺读数平均值ni?nini?2（i=1,2,……，6）
5.按逐差法处理数据的要求测量弹性模量。
计算对应3Kg负荷时金属丝的伸长量?ni?ni?3-ni（i=1,2,3，）
3及伸长量的平均值??n
?n?i1i
3将?n，L,D,K,d各测量结果代入（3）式，计算出待测金属丝的弹性模量及测量结果的不确定度。
?d2??n2?K2?F2?e?L2?D2?()?()?4()?()?()?()eLDKF（4）d?n
蒸汽喷射真空泵
【实验仪器】
弹性模量测定仪（包括：拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺），水平仪。钢卷尺（5m）。螺旋测微器（0.01mm）。游标卡尺（Δx=0.05mm）。台灯、砝码。
【操作方法与实验步骤】
一、调节仪器
a．调节杨氏模量测定仪三角底座上的调整螺钉，使支架、细钢丝铅直，使平台水平。
b．将光杠杆放在平台上，两前脚放在平台前面的横槽中，后脚放在钢丝下端的夹头上适当位置，不能与钢丝接触，不要靠着圆孔边，也不要放在夹缝中。
二、光杠杆及望远镜镜尺组的调整
1.调节光杠杆
（1）.将望远镜放在离光杠杆镜面约为1.5-2.0m处，并使二者在同一高度。
（2）.调整光杠杆镜面与平台面垂直，望远镜成水平，注意光杠杆的中心可能会不稳，在调节的时候，要注意在光杠杆支架上的槽与光杠杆尖脚的契合，在此步骤前应先测量好b的值。
2.调整望远镜
（1）移动标尺架和微调平面镜的仰角，及改变望远镜的倾角。使得通过望远镜筒上的准心往平面镜中观察，能看到标尺的像，在实验中，由于初次接触，这一步骤所花的时间较长，最后发现，使准星对准镜中的标志的像才能够几率较大的达到实验要求。
（2）调整目镜至能看清镜筒中叉丝的像；
（3）慢慢调整望远镜右侧物镜调焦旋钮直到能在望远镜中看见清晰的标尺像，并使望远镜中的标尺刻度线的像与水平线的像重合；
（4）消除视差。眼睛在目镜处微微上下移动，像与标尺刻度线的像
出现相对位移，应重新微调目镜和物镜，直至消除为止。
3.试加八个砝码，从望远镜中观察是否看到刻度（估计一下满负荷时标尺读数是否够用），若无，应将刻度尺上移至能看到刻度，调好后取下砝码。
三、测量
采用等增量测量法
1.加减砝码。先逐个加砝码，共五个。每加一个砝码(1kg)，记录一次标尺的位置????；然后依次减砝码，每减一个砝码,记下数据。(所
′记????和????分别应为偶数个）。
2.测钢丝原长L。用钢卷尺或米尺测出钢丝原长（两夹头之间部分）L。
3.测钢丝直径d。在钢丝上选不同部位及方向，用螺旋测微计测出其直径d，重复测量三次，取平均值。
4.测量距离D。注意一定要使卷尺保持水平，先将光杠杆平台与望远镜调至同一水平面，再测量距离，一定保持卷尺水平，否则会成为误差来源。
5.测量光杠杆常数K。用荧光笔在光杠杆的脚上涂抹，再将光杠杆微用力压在白纸上，作图，用游标卡尺准确测量出K的值。
6.再重复上述步骤1，两次结果取平均值。
【实验数据】
表1钢丝的直径
表2测量数据
