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应用拉伸法测量杨氏模量 力热实验 福建省物理学实验教学示范中心 测量弹性模量的实际意义 对于某些零构件，例如精密机床的构件，即使是微小的弹性变形也不允许，否则就会降低零件的加工精度。像这样的零构件主要是按刚度要求设计的。零构件的刚度决定于两个因素:构件的几何形状和材料的刚度。表征材料刚度的力学性能指标是弹性模量：因此，材料的弹性模量是构件设计中不可缺少的力学性能数据。 材料的弹性模量是描述固体材料抵抗形变能力的重要物理量，是选定机械构件材料的依据之一，也是工程技术常用的参数，因此测定该参数具有实际的意义。 实验目的 1、应用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量E。 2、培养应用‘光杠杆—尺读望远镜’装置(望远镜尺组)的实验操作技能。 3、学习应用逐差法处理数据 实验意义 本实验是大学物理实验中最经典的实验 : A.该实验是长度测量的全面综合应用，如何选择并用好常见的长度量具对于初学者就是一个很好的练习； B. 通过 “光杠杆—尺读望远镜”调整的练习，可使学生的实验技能得到较全面的提高； C. 可以全面地学习到应用逐差法处理数据的方法。 希望实验者进行本实验时留意这些方面，以使实物科学素质得以提高。 图1.1.5-1 杨氏弹性模量测定仪和光杠杆- 望远镜尺组装置示意图 本实验的测量公式(主公式3): 对主公式3的阐述： —增减荷重用的槽码质量，取,起始质量取1～2kg用来拉直金属丝； —当地重力加速度，请思考应取几位有效数字？ D ——用钢卷尺测量； -用千分尺在金属丝上、中、下各个部分取10个位置测量后求平均； —荷重增减时，尺读望远镜的读数变化值 ； b ——垂足连线（请思考用什么办法才能测得准？ 实验思考 本实验应测量哪些物理量，哪几个量应先测，哪些量应后测？应各选择何种测量用具？ 光杠杆常数b和金属丝长度应如何测量？ 哪些量的测量不确定度对于测量效果影响最大，如何克服？ 关于光杠杆及望远镜尺组的调整: 1.1仪器布局 1.2外观瞄准 1.3调焦找尺 1.4细调对零 1.5.消除视差 * * 虎克（Hooke）定律 一条粗细均匀长度为 横截面积为 的金属细丝，受到外力F的拉伸使其长度伸长 。比值 表示金属丝单位截面积上所受的作用力，称为应力；比值△L/L表示金属丝单位长度的伸长，称为应变。，金属丝在弹性限度内，它的应力和应变成正比，即： 式中 的称为杨氏弹性模量，简称杨氏模量，它在数值上等于产生单位应变的应力。 （1.1.5.1-1） 尺读望远镜 (1.1.5.1-1.1) 拉伸法测定杨氏弹性模量所遇到的问题 图1.1.5.1-3 光杠杆- 望远镜尺组放大作用原理图 光杠杆镜尺法测量微小的长度变化 （1.1.5.1-1） (1.1.5.1-3) 本实验的主公式1 与 主公式2 (1.1.5.1-4) *