竭诚为您提供优质文档/双击可除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33、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?L2、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??bRb?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。
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。
6、调节平面镜垂直于望远镜主光轴。
7、记录望远镜中标尺的初始读数n0（不一定要零），再在钢丝下端挂0.320kg砝码，记录望远镜中标尺读数n1，以后依次加0.320kg，并分别记录望远镜中标尺读数，直到7块砝码加完为止，这是增量过程中的读数。
然后再每次减少0.320kg砝码，并记下减重时望远镜中标尺的读数。
数据记录表格见后面数据记录部分。
8、取下所有砝码，用卷尺测量平面镜与标尺之间的距离R，钢丝长度L，测量光杠杆常数b（把光杠杆在纸上按一下，留下三点的痕迹，连成一个等腰三角形。
作其底边上的高，即可测出b）。
9、用螺旋测微器测量钢丝直径6次。
可以在钢丝的不同部位和不同的经向测量。
因为钢丝直径不均匀，截面积也不是理想的圆。
【实验注意事项】1、加减砝码时一定要轻拿轻放，切勿压断钢丝。
2、使用千分尺时只能用棘轮旋转。
3、用钢卷尺测量标尺到平面镜的垂直距离时，尺面要放平。
4、杨氏模量仪的主支架已固定，不要调节主支架。
5、测量钢丝长度时，要加上一个修正值?L修，?L修是夹头内不能直接测量的一段钢丝长度。
【实验数据处理】标尺最小分度：1mm千分尺最小分度：0.01mm钢卷尺最小分度：1mm钢直尺最小分度：1mm表一外力mg与标尺读数ni?n的A类不确定度：uA?s?n?0.049(cm)?n的b类不确定度：ub?2?仪n3?0.02cm2合成不确定度：u?n?A?ub?0.09cm所以：?n??n?u?4.45?0.09cmd的A类不确定度：uA?s?3.4?10?4(mm)d的b类不确定度：ub0.003(mm)合成不确定度：u?0.003(mm)所以：d?0.195?0.003(mm)另外L=(45.42+4.23)cm、R=131.20cm、b=7.40cm为单次测量，不考虑A类不确定度，它们的不确定度为：uL?0.017?0.02(cm)uR?0.017?0.02(cm)ub?0.017?0.02(cm)计算杨氏模量Y?8FLR?32mgLR?d?nb2?d?nb2?32?0.320?9.79?0.4865?1.321?32?2?23 .142?(0.1953?10)?4.45?10?7.40?10?1.69?1011(pa)不确定度：u?Y?1.69?1011?1.69?1011?3.37?10?2?5.7?10?9?0.06?1011(pa)实验结果：Y?(1.69?0.06)?1011pa篇二：杨氏模量实验报告杨氏模量的测定（伸长法）实验目的1.用伸长法测定金属丝的杨氏模量2.学习光杠杆原理并掌握使用方法实验原理物体在外力作用下或多或少都要发生形变，当形变不超过某一限度时，撤走外力之后形变能随之消失，这种形变叫弹性形变，发生弹性形变时物体内部将产生恢复原状的内应力。
设有一截面为s，长度为l的均匀棒状（或线状）材料，受拉力F拉伸时，伸长了?，其单位面积截?F面所受到的拉力称为胁强，而单位长度的伸长量称为胁变。
根据胡克定律，在弹性形变范围内，棒sl状（或线状）固体胁变与它所受的胁强成正比：F??esl其比例系数e取决于固体材料的性质，反应了材料形变和内应力之间的关系，称为杨氏弹性模量。
Ae?4Fl（1）2?d?上图是光杠杆镜测微小长度变化量的原理图。
左侧曲尺状物为光杠杆镜，m是反射镜，d1为光杠杆镜短臂的杆长，d2为图光杠杆原理光杆杆平面镜到尺的距离，当加减砝码时，b边的另一端则随被测钢丝的伸长、缩短而下降、上升，从而改变了m镜法线的方向，使得钢丝原长为l时，从一个调节好的位于图右侧的望远镜看m镜中标尺像的读数为A0；而钢丝受力伸长后，光杠杆镜的位置变为虚线所示，此时从望远镜上看到的标尺像的读数变为Ai。
这样，钢丝的微小伸长量?，对应光杠杆镜的角度变化量?，而对应的光杠杆镜中标尺读数变化则为ΔA。
由光路可逆可以得知，?A对光杠杆镜的张角应为2?。
从图中用几何方法可以得出：tg?d1(2)tg2??2???A(3)d2将（2）式和(3)式联列后得：d1?A(4)2d28mgld2所以：e?，令K??2?d?Ad18gld2故：e?2?dKd1??这种测量方法被称为放大法。
由于该方法具有性能稳定、精度高，而且是线性放大等优点，所以在设计各类测试仪器中有着广泛的应用。
实验仪器杨氏模量仪；光杆杆；螺旋测微器；游标尺；钢卷尺和米尺；望远镜（附标尺）。
实验内容1.用2kg砝码挂在钢丝下端钢丝拉直，调节杨氏模量仪底盘下面的3个底脚螺丝，同时观察放在平台上的水准尺，直至中间平台处于水平状态为止。
2.调节光杠杆镜位置。
将光杆镜放在平台上，两前脚放在平台横槽内，后脚放在固定钢丝下端圆柱形套管上（注意一定要放在金属套管的边上，不能放在缺口的位置），并使光杠杆镜镜面基本垂直或稍有俯角，如图所示。
3.望远镜调节。
将望远镜置于距光杆镜2m左右处，松开望远镜固定螺钉，上下移动使得望远镜和光杠杆镜的镜面基本等高。
从望远镜筒上方沿镜筒轴线瞄准光杠杆镜面，移动望远镜固定架位置，直至可以看到光杠杆镜中标尺的像。
然后再从目镜观察，先调节目镜使十字叉丝清晰，最后缓缓旋转调焦手轮，使物镜在镜筒内伸缩，直至从望远镜里可以看到清晰的标尺刻度为止。
4.观测伸长变化。
以钢丝下挂2kg砝码时的读数作为开始拉伸的基数A0，然后每加上1kg砝码，读取一次数据,这样依次可以得到A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,这是钢丝拉伸过程中的读数变化。
紧接着再每次?,A5?,A4?,A3?,A2?,A1?,A0?，这是钢丝收缩过程中的读数变化。
撤掉1kg砝码，读取一次数据，依次得到A6 注意：加、减砝码时，应轻放轻拿，避免钢丝产生较大幅度振动。
加（或减）砝码后，钢丝会有一个伸缩的微振动，要等钢丝渐趋平稳后再读数。
5.测量光杠杆镜前后脚距离d1。
把光杠杆镜的三只脚在白纸上压出凹痕，用尺画出两前脚的连线，再用游标卡尺量出后脚到该连线的垂直距离6.测量钢丝直径。
用螺旋测微计在钢丝的不同部位测5次，取其平均值。
测量时每次都要注意记下数据，螺旋测微计的零位误差。
7.测量光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离d2。
用钢卷尺量出光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离，测量5次。
8.用米尺测量钢丝原长l，测量5次。
数据记录与处理1.长度的测量（表1）。
2.增减重量时钢丝伸缩量的记录参考数据（表2）。
3.实验结果的计算：（1）不确定度分析：l:uA(l)??0.018144(cm),u(l)??0.288675(mm)b?u(l)??0.034(cm)d:uA(d)?u(d)??0.004725(mm),u(d)??0.0023(mm)b?0.005259(mm)d1:uA(d1)?u(d1)??0.001095(cm),ub(d1)??0.011547(mm)?0.0159(mm)d2:uA(d2)?u(d2)??0.043359(cm),u(d)??0.288675(mm)b2?0.521(mm)（2）计算K值令：xi?mi,yi?Ai?y1?a?bx1;y2?a?bx2;y3?a?bx3??y4?a?bx4;y5?a?bx5;y6?a?bx6b?n?xiyi??xi?yinxi?(xi)22?0.8495,r?(x?)(y?)?0.7225标准偏差sb??0.4064,K?b?0.8495(cm/kg) u(K)??0.1959(cm/kg)??u(l)??u(d)??u(d)??u(d)??u(K)?21u(e)2???????ldddK2??1??22222??4.38?1010(n/m)平均值：?82?18.966?1010(n/m)2?11010所以杨氏模量e??u(e)?18.966?10?4.38?10(n/m)结论分析：1、钢丝的两端一定要夹紧，一来减小系统误差，二来避免砝码加重后拉脱而砸坏实验装置。