1、1实验一 拉伸法测细丝的杨氏模量一 实验目的（1）学习并掌握杨氏模量的测定方法拉伸法。（2）学习直接测量量和间接测量量的误差估算以及测量结果正确表示。二 实验仪器FDYC CCD 拉伸法杨氏模量测定仪 1 套卷尺 1 把千分尺 1 把三 实验原理杨氏模量(Young's modulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，它是选定机械零件材料的依据之一，是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、
2、生物力学、地质等领域。测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、横梁弯曲法、振动法等，还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹等实验技术测量杨氏模量。如图 1 所示，横截面为 的一段细丝在外力 作用下，其长度伸长SF了 ，如果所加的外力在材料的弹性限度内，则外力撤去后相应的形变消失。我们将细丝在单位面积上所受到的力 称作应力；而将相对伸S/长量 称作应变。胡克定律指出：在物体的弹性限度内，应力与应变l/成正比，其比例系数称为杨氏模量（记作 ） ，即：YlYSF/杨氏弹性模量是材料的属性，与外力及物体的形状无关。将代入上式并整理得：4/2d2lY实验过程中利用砝码的重力 ，因此可写成：mg24dgl因此只需测
3、得细丝的长度 、直径 和悬挂重物 所对应的伸长量 ，即可利用上式求ld得杨氏模量。四 实验步骤1. 检查杨氏模量测定仪的水平状态，如果不是水平状态时需调节好2. 调节读数显微镜的支架，使其镜筒正对着反射镜刻线位置。3.调节好读数显微镜的目镜使十字叉丝和刻度尺清晰可见，再调节好读数显微镜与反射镜之间的距离，调节好后应该是反射镜上刻线和十字叉丝同时清晰并无视差地重合。4.用卷尺测量细丝的有效长度 ，测 3 次；用千分尺测量细丝在不同位置处的直径 ，测 6l d次。5.记录下未添加砝码时刻线在读数显微镜中读数 ；在细丝低端放上 0.500kg 的砝码，记录x下此时刻线在读数显微镜中的读数 。测量 和
4、 要注意避免回程差，方法是同方向转动'x'SldF图 12测微鼓轮。6.重复步骤 5 五次，共测 5 次。记录下相应的读数，经老师确认无误后方可整理仪器，做好登记卡和仪器使用记录等记录。五 实验数据表格（此处并张贴实验原始数据）千分尺的零点读数为： mm第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第六次/cmld/mm/mmx/mm'六 数据处理（1）求细丝的有效长度平均值 lA 类不确定度 23/31iAlluB 类不确定度 m/lB综合不确定度为 luuBA2（2）求细丝直径 的平均值dA 类不确定度 56/312iiAduB 类不确定度 m/0.lB综合不确定度为 luuBA2（3）求细丝伸长量 ，取六次的平均值'xA 类不确定度 56/312iiAuB 类不确定度 m/0.B综合不确定度为 22BAuu（4）求杨氏模量及其不确定度 2dlmgY22 udlu1杨氏模量测量用 的标准形式表示出来。Yu
