长江大学：《大学物理》课程教学资源（物理实验报告）测金属丝的杨氏模量

大学物理实验 杨氏模量的测量

实验目的 1、理解杨氏模量的物理意义 、掌拯用拉伸法测金属丝杨氏模量的原理及方法 重点:微小量的测量法 难点:杨氏模量测定仪的调节

1、理解杨氏模量的物理意义 2、掌握用拉伸法测金属丝杨氏模量的原理及方法 难点：杨氏模量测定仪的调节 重点：微小量的测量法

二、实验原理 1、杨氏模量的测量原理 设长为L、截面积为S的丝,在外力F作用下 在长度方向伸长△L。 根据胡克定律,在弹性限度内,正应力F/S与 拉伸应变△L/L成正比,即: F △L S L 式中:Y是杨氏模量。 F 4FL Y (2) S△L 丌d2△L 式中:d是钢丝的直径

1、 杨氏模量的测量原理 设长为L、截面积为S的钢丝，在外力F作用下， 在长度方向伸长△L。 根据胡克定律，在弹性限度内，正应力 F／S与 拉伸应变 △L／L成正比，即: L L Y   S F （1） 式中：Y是杨氏模量。 2 F L 4 F L Y S L  d L      （2） 式中：d是钢丝的直径

二、实验原理 2、微小伸长量的测量原理 在(2)中,△L是一个微小的量,可采用光杠 杆法进行测量。 平面镜 T形架 29-一法线 反射

2、 微小伸长量的测量原理 在（2）中， △L是一个微小的量，可采用光杠 杆法进行测量

二、实验原理 当钢丝在外力F作用下发生微小变化△L时,平面 反射镜面发生偏转,转角为θ。从覬远镜中看到的是 标尺刻度经平面反射镜形成的像。像相对平面镜转 动了20,对应的距离为△no 平面镜 目 T形架 反射

当钢丝在外力F作用下发生微小变化△L时，平面 反射镜面发生偏转，转角为θ。从望远镜中看到的是 标尺刻度 经平面反射镜形成的像，像相对平面镜转 动了2θ，对应的距离为 △n

二、实验原理 △L ≈tanb= b b △n 2 R 26≈tan20 R 平面镜 目 T形架 反射

t a n Lb      2 t a n 2 nR      2 b L n R   

二、实验原理 4 FL 丌d2△L 8FL R Y b 丌d2b△n △L △n 2 R 杨氏模量的大小仅取决于材料本身的性质。与材 料的几何形状及所受外力的大小无关

2 b L n R    2 4 F L Y  d L   2 8 F L R Y  d b n   杨氏模量的大小仅取决于材料本身的性质，与材 料的几何形状及所受外力的大小无关

三、奥验仪器 YMC-1型 杨氏模量测定仪

YMC-1型 杨氏模量测定仪

三、奥验仪器 标尺 望沅镜

望远镜 标 尺

三、奥验仪器 镜筒 调焦手轮 物德R 目镜 十字形准线 内筒 望远镜内部结构图

望远镜内部结构图