杨氏模量实验报告.pdfVIP

〖实验八〗

测定金属的杨氏模量

一、CCD成像系统测定杨氏模量

〖目的要求〗

1、用金属丝的伸长测量杨氏模量；

2、用CCD成像系统测量微小长度变化；

3、用逐差法，作图法和最小二乘法处理数据。

〖仪器用具〗

CCD(CCD)

杨氏模量专用支架，显微镜，成像系统摄像机、监视器，

带卡口的米尺(精度1mm)，螺旋测微器(精度0.001mm)，电子天平

(JA21002，2100g，10mg)，砝码(约200g/个)若干。

〖实验原理〗

根据胡克定律，在材料的弹性限度内，正应力的大小与应变成正比，

即E，式中σ称为杨氏模量，是与材料的尺寸和形状无关的量，

对于长为L，截面积S的均匀金属丝或棒，在沿长度方向的外力F作用

FLFL

下伸长δＬ，有，，于是E。

SLSL

1

〖实验装置〗

其中核心元件分为三部分：

1、金属丝与支架：支架高约110cm，金属丝长约80cm。支架上有

限制小圆柱转动的螺丝(图中未画出)；

2、显微镜：总放大率25倍，目镜前方有分划板，刻度范围为

0~6.5mm，分度值为0.05mm，每隔1mm刻一个数字；

3、CCD成像显示系统。

〖实验内容〗

1、调节仪器

调节支架铅直，使金属丝下端的小圆柱与平台无摩擦移动。然后调

整显微镜目镜，分划板成像清晰。再调节物镜的位置，将小圆柱上的刻

2

线清晰无视差地成在分划板上。装好CCD，将镜头对准目镜，调整光圈

直至监视器上看到清晰的图像。

2、观测金属丝受外力拉伸后的伸长变化

用电子天平校准砝码，记录好砝码顺序。依次加砝码，记录数据；

再将其逐个减去，记录对应数据。

3、测量金属丝长度与直径

金属丝长度用米尺测量一次，直径用螺旋测微器测量10次。

4、注意事项

⑴CCD不可正对强光。不要使CCD视频输出短路。前表面禁止用

手触摸。

⑵保持金属丝平直，测量时切勿扭折。

〖数据表格〗

钢丝顶端位置与砝码质量的关系：

δL=

im(g)m(g)r(mm)r(mm)r(mm)(r-r)/5

i12ii+5i

(mm)

3

0002.242.242.24

1100.34100.342.322.342.330.605

2