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用拉伸法测钢丝杨氏模量(mdash及及mdash及实验报告)

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2025-06-02 16:52:58

用拉伸法测钢丝杨氏模量 实验报告

一、实验目的

通过本实验,掌握利用拉伸法测定金属材料杨氏模量的基本原理和方法,加深对弹性力学理论的理解。同时,熟悉相关仪器的操作流程,并提高数据处理与分析能力。

二、实验原理

杨氏模量是衡量材料抵抗形变能力的重要物理量之一。当外力作用于物体时,若形变量在弹性限度内,则应力(σ)与应变(ε)之间存在线性关系,其比值即为杨氏模量(E)。公式表达如下:

\[ E = \frac{\sigma}{\varepsilon} = \frac{F/A}{\Delta L/L_0} \]

其中,\( F \) 为施加的外力,\( A \) 为受力面积,\( \Delta L \) 为伸长量,\( L_0 \) 为原始长度。

三、实验设备

本次实验所需的主要设备包括:钢丝、砝码、螺旋测微器、游标卡尺及拉力机等。

四、实验步骤

1. 将钢丝固定于拉力机两端,并调整至水平状态。

2. 使用游标卡尺测量钢丝直径并记录初始长度。

3. 在钢丝上依次加载不同重量的砝码,每次加载后等待稳定读数。

4. 利用螺旋测微器测量钢丝因加载而产生的伸长量。

5. 记录所有数据并进行整理。

五、数据处理

根据上述公式计算每组加载下的杨氏模量,并取平均值作为最终结果。具体计算过程见附表。

六、实验结论

通过本次实验,我们成功测得了钢丝的杨氏模量,并验证了理论公式与实际测量结果的一致性。此外,还发现了一些影响测量精度的因素,如环境温度变化对材料性能的影响等。

七、思考题

1. 如何进一步提高本实验的测量精度?

2. 如果改用其他类型的金属材料进行类似实验,预期结果会有何差异?

八、附录

- 实验数据表格

- 相关图表

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