上 海 电 力 学 院 物理实验指导书 所属课程： 大学物理实验 实验名称： 杨氏弹性模量的测定 面向专业： 全院理工科 实验室名称：物理实验室 2 0 0 6 年 2 月 上海电力学院物理实验室 1 一 实验目的： 1． 学习用静态拉伸法测定杨氏模量。 2． 掌握光杆杠测量微小长度变化的原理。 3． 掌握望远镜的调节方法。 4． 用逐差法和作图法处理数据。 二 实验仪器、设备： 名称 型号、规格 备注 测量杨氏模量专用装置 附砝码 光杠杆 望远镜尺组 杭光厂（望远镜） 钢卷尺 螺旋测微器 三 原理摘要——测量公式、测量电路图、光路图或其它示意图: 在外力作用下，固体所产生的形态变化称为形变。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，以至外力撤除后，物体不能完全恢复原状，而留下剩余形变，就称它为范性形变。在本实验中，研究的是弹性形变。 最简单的形变是：在纵向外力作用下，等截面均质棒发生的伸长和缩短。设棒长为 L ，截面积为 S ，受纵向拉力F 作用而伸长L。比值SF是单位面积上的作用力，称为应力，比值LL是棒的相对伸长，即单位长度的伸长，称为应变，它表示物体相对形变的大小。实验表明：应变随应力的增加而增加。当应力不太大时，应变与应力成正比，其中与应变成正比的最大应力叫做该材料的比例极限。于是胡克定律可表示如下： LLESF（1） 式中LSFLE是决定于材料性质，而与材料的长度、横截面积大小无关的比例系数，称为该材料的杨氏弹性模量。 上海电力学院物理实验室 2 测出F 、L 、S 及L后，就可算出杨氏弹性模量。 测量微小的长度变化原理如下： 当金属丝受力伸长L时，光杠杆后足1I 也随之以32 II为轴、以b（b 为1I 到2I3I 连线的垂直距离）为半径旋转一角度 。在 较小时有 bL（2） 设开始时镜面法线0n 与标尺垂直，镜面与标尺相距D 。在垂直于标尺的望远镜中，叉丝与标尺刻度0x 重合。若由于金属丝伸长L而镜面法线转过 角，则反射线将转动2。设此时叉丝对准刻度为x ，令0xxl，则当 很小时，有 D12（3） 将公式（2）带入（3）中，可得到L的测量公式： lDbL2（4 ） 由此可见，光杠杆作用在于将微小的L放大为竖尺上的位移l（有时把L1称为“放大率”）。 将公式（4）带入公式（1）中，并利用42dS（d 金属丝直径）...
