文档介绍：实
验
报
告
姓名：
班级：
学号：
2014 年12月10日
实验名称：钢丝的杨氏模量测量
实验原理
任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。当形变不超过某一限度时，
撤走模量的测量仪包括光杠杆、砝码、望远镜和标尺。实验前，先要熟悉实
验用的仪器，了解仪器的构造，仪器上各个部件的用途和调节方法， 以及实验中
要注意的问题，这样就能熟练地操作仪器， 顺利地进行实验。杨氏模量测量仪实
验装置如图1所示，待测金属丝长约 1m，上端夹紧悬挂于支架顶部，下端夹在
一个金属圆
柱G（名叫管制器）的底部，支架中部有一平台 F，平台中一圆孔，管制器
能在孔中上下移动，砝码 P加在管制器下的砝码托上，金属丝受到拉力而伸长。
1． 调节仪器
1）调节放置光杠杆的平台F与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。
2）调节支架底脚螺丝，确保平台水平，调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上表面共面。
（3） 光杠杆的调节，光杠杆和镜尺组是测量金属丝伸长量 L的关键部件。
光杠杆的镜面（1）和刀口（3）应平行。使用时刀口放在平台的槽内，支脚放在管制器的槽内，刀口和支脚尖应共面。
（4） 镜尺组的调节，调节望远镜、直尺和光杠杆三者之间的相对位置，使
望远镜和反射镜处于同等高度，调节望远镜目镜视度圈（ 4），使目镜内
分划板刻线（叉丝）清晰，用手轮（ 5）调焦，使标尺像清晰（图 2）。
2． 测量
（1） 砝码托的质量为 m0，记录望远镜中标尺的读数 r0作为钢丝的起始长度。
（2） 在砝码托上逐次加 500g砝码（可加到3500g），观察每增加500g时望
远镜中标尺上的读数 ri，然后再将砝码逐次减去，记下对应的读数ri，取两组对
应数据的平均值。
3）用米尺测量金属丝的长度L和平面镜与标尺之间的距离D，以及光杠杆的臂长。
3． 数据处理
（1） 逐差法
用螺旋测微计测金属丝直径 d，上、中、下各测2次，共6次，然后取平均
值。将d每隔四项相减，得到相当于每次加 2000g的四次测量数据，并求出平均
值和误差。
将测得的各量代入式（5）计算E，并求出其误差（ E/E和 E），正确表
述E的测量结果。
（2）作图法
把式（5）改写为
（6）
其中 ，在一定的实验条件下， M是一个常量，若以 为纵
坐标，Fi为横坐标作图应得一直线，其斜率为 M。由图上得到M的数据后可由式
（7）计算杨氏模量
（7）
4． 注意事项
（1） 调整好光杠杆和镜尺组之后，整个实验过程都要防止光杠杆的刀口和
望远镜及竖尺的位置有任何变动，特别在加减砝码时要格外小心，轻放轻取。
（2） 按先粗调后细调的原则，通过望远镜筒上的准星看反射镜，应能看到
标尺，然后再细调望远镜。调目镜可以看清叉丝，调聚焦旋钮可以看清标
尺。
实验仪器
杨氏模量测试仪：由支架、待测金属钢丝、上端夹具、管制器、平台、砝码、光
杠杆、镜尺组等组成。
实验操作
1）调节平台的高低，使管制器顶部与平台的上表面共面。调节时用手小心托住平台防止光杠杆倾跌。调节光杠杆的臂长，并使光杠杆镜面法线与望远镜在同一水平面上。
2）调节支架底脚螺丝使仪器平