1 §2.2 拉伸法测弹性模量 【预习重点】 1.弹性模量的定义及单位。 2.光杠杆的原理。 3.处理数据的逐差法。 【实验目的】 1.测钢的弹性模量，并验证虎克定律。 2.掌握用光杠杆测微小长度变化的原理和方法。 3.学会用逐差法处理数据。 4.学习不确定度分析的应用。 【实验原理】 一、固体材料的弹性模量 弹性模量(Modu lu s of elasticity )是描述固体材料抵抗形变能力的重要物理量，是选定机械构件的依据之一，是工程技术中常用的参数。 固体在外力作用下发生形状大小的变化，称为形变。本实验只研究弹性形变，也就是应当控制外力的大小，以保证外力去掉后物体能恢复原状。 由胡克定律，在弹性限度内，弹簧的弹力 F 的大小和弹簧伸长(缩短)的长度 X 成正比，即 kXF (2.2.1) 式中常数 k 称为劲度系数，它不仅与物体的材料有关，还和物体的几何形状有关，它是具体物体的一个常数。 事实上，虎克定律不仅适用于弹簧体，一般固体受拉(压)伸长(缩短)产生的弹力都遵从(2.2.1)式所表示的关系。为了不使物体的几何形状对材料弹性的研究产生影响，我们取棒状物体作为样品，折算成单位长度和单位横截面积来确定表征材料弹性的系数。 设长为 L、横截面积为 A 的一个棒状物体，两端受拉力 F 后，伸长量为 X，则比值 F/A是单位横截面上的作用力叫做应力(Stress)，它决定了物体的形变；比值 X/L 是单位长度的伸长，叫做应变(Strain)，它表示物体形变的大小。这时虎克定律可表达为： LXAFY// (2.2.2) 式中常数 Y 称为弹性模量，也叫杨氏模量，它只决定于构成物体的材料的性质，不再与几何形状有关。弹性模量 Y 的国际单位制单位名称是帕〔斯卡〕，单位符号是 Pa，1Pa=1N/m2。 二、弹性模量的测定 本实验要测定钢的弹性模量，由(2.2.2)式知，需要进行力和长度两方面的测量。由于物理实验室不能提供很大的力，所以取一段粗细均匀的钢丝作为待测样品。把钢丝的上端固定， 2 下端加砝码，使之受拉力作用而伸长。则(2.2.2)式中弹力F 等于砝码所受的重力，即 mgF (2.2.3) 钢丝的截面积A，通过测量钢丝的直径d 可得到 42dA (2.2.4) 钢丝长L 可用米尺测出。 上述量弹力F、横截面积A 和钢丝长L 都可用一般方法测出，但是微小长度 X 很小，约mm1左右，要用我们迄今了解的测长仪器如千分尺、游标卡尺等测量，在技术上还难以实现。为此，本实验采用了光杠杆放大的原理，进行间接测量，得测X...
