文档介绍：用拉伸法测金属丝杨氏模量
杨氏模量是表征固体材料弹性形变能力的一个重要物理量，是选定机械构件材料的依据
之一、是工程技术中常用的参数。
本实验采用静态拉伸法，按光杠杆放大原理装置来测量金属丝的加载之形变，光杠杆法
的原理已被广泛应用在测量技术中，如冲击电流计和光点检流计用光杠杆法的装置测量小角
度的变化。实验中的仪器结构、实验方法、数据处理、误差分析等内容较广，能使学生得到
全面的训练。
【实验目的】
1．掌握拉伸法测定钢丝杨氏模量的原理和方法。
1．掌握用光杠杆法测量长度微小变化量的原理和方法。
2．学****光杠杆和望远镜直横尺的调节与使用。
3．学会用逐差法处理实验数据。
【实验仪器及用具】
YMC-1、2 杨氏模量测定仪、YMC-1 望远镜直横尺、光杠杆、砝码、钢卷尺、千分尺、
游标卡尺
【实验原理】
在外力作用下，固体所发生的形状变化，称为形变。它可分为弹性形变和范性形变两类。
外力撤除后物体能完全恢复原状的形变，称为弹性形变。如果加在物体上的外力过大，以致
外力撤除后，物体不能完全恢复原状，而留下剩余形变，就称之为范性形变。在本实验中，
只研究弹性形变。为此，应当控制外力的大小，以保证此外力去除后物体能恢复原状。
最简单的形变是棒状物体（或金属丝）受外力后的伸长与缩短。设一物体长为 L，截面
积为 S。沿长度方向施力 F 后，物体的伸长（缩短）为ΔL。比值 F/S 是单位面积上的作用
力，称为胁强，它决定了物体的形变；比值ΔL/L 是物体的相对伸长，称为胁变，它表示物
体形变的大小。按照胡克定律，在物体的弹性限度内胁强与胁变成正比，比例系数
F / S F ⋅ L
Y = = (1)
∆L / L S ⋅ ∆L
Y 称为杨氏模量。
实验证明，杨氏模量与外力 F、物体的长度 L 和截面积 S 的大小无关，而只决定于棒（或
金属丝）的材料。它是描写物体形变程度的物理量。
根据式（1），测出等号右边各量后，便可算出杨氏模量。其中 F、L 和 S 可用一般的方
法测得，唯有伸长量ΔL 之值甚小，用一般工具不易测准确。因此，我们采用光杠杆法来测
定伸长量ΔL。
光杠杆如图 1 所示，它由可绕轴转动的平面镜 M 固定在一个三足架上构成。三足尖 abc
成一等腰三角形，c 到前两足的连线 ab 的垂直距离为 b=cd，长度可以调节，ab 和镜面 M 的
转轴平行，且都在垂直于 cd 的同一平面内。