实验报告杨氏模量测量样稿.doc

试验汇报：杨氏模量测定
杨氏模量测定（伸长法）

【试验目标】


【试验仪器】
伸长仪；光杆杆；螺旋测微器；游标尺；钢卷尺和米尺；望远镜（附标尺）。
【试验原理】
物体在外力作用下或多或少全部要发生形变，当形变不超出某一程度时，撤走外力以后形变能随之消失，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内应力。
设有一截面为S，长度为均匀棒状（或线状）材料，受拉力F拉伸时，伸长了，其单位面积截面所受到拉力称为胁强，而单位长度伸长量称为胁变。依据胡克定律，在弹性形变范围内，棒状（或线状）固体胁变和它所受胁强成正比：
其百分比系数取决于固体材料性质，反应了材料形变和内应力之间关系，称为杨氏弹性模量。
（1）

图

光杠杆原理

D
b
M
ΔA
O
右图是光杠杆镜测微小长度改变量原理图。左侧曲尺状物为光杠杆镜，M是反射镜，b为光杠杆镜短臂杆长，B为光杆杆平面镜到尺距离，当加减砝码时，b边另一端则随被测钢丝伸长、缩短而下降、上升，从而改变了M镜法线方向，使得钢丝原长为时，从一个调整好在图右侧望远镜看M镜中标尺像读数为；而钢丝受力伸长后，光杠杆镜位置变为虚线所表示，此时从望远镜上看到标尺像读数变为。这么，钢丝微小伸长量，对应光杠杆镜角度改变量，而对应光杠杆镜中标尺读数改变则为。由光路可逆能够得悉，对光杠杆镜张角应为。从图中用几何方法能够得出：
　　 (1)
(2)
将（1）式和(2)式联列后得：
(3)
考虑到，
所以：
这种测量方法被称为放大法。因为该方法含有性能稳定、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应用。
【试验内容】
，调整杨氏模量仪底盘下面3个底脚螺丝，同时观察放在平台上水准尺，直至中间平台处于水平状态为止。
。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边上，不能放在缺口位置），并使光杠杆镜镜面基础垂直或稍有俯角，图所表示。
。将望远镜置于距光杆镜1m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镜面基础等高。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，直至能够看到光杠杆镜中标尺像。然后再从目镜观察，先调整目镜使十字叉丝清楚，最终缓缓旋转调焦手轮，使物镜在镜筒内伸缩，直至从望远镜里能够看到清楚标尺刻度为止。
。从不挂砝码开始，一次按等时间间隔2min，递加2kg砝码，记下望远镜上看到标尺像读数变为，直至10kg，紧接着再依次撤掉2kg砝码，记下望远镜上看到标尺像读数变为，这是钢丝收缩过程中读数改变。
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，钢丝会有一个伸缩微振动，要等钢丝渐趋平稳后再读数。