一.概述
杨氏模量是表征固体材料弹性形变能力的重要物理量，是选定机械材料的依据参数。
本实验采用静态拉伸法，按光杠杆放大原理装置来测量金属丝的加载之形变，光杠杆法的原理用于冲击电流计和光点检流计用光杠杆法的装置测量小角度的变化。实验中的仪器结构、实验法、数据处理、误差分析等。
实验目的：
1.掌握拉伸法测定金属线材（钢丝）杨氏模量的原理和方法；
2.掌握用光杠杆法测量长度微小变化量的原理和方法；
3.学习光杠杆和望远镜直横尺的调节与使用；
4.学会用逐差法处理实验数据。
本仪器可供高校物理实验使用。通过该仪器可以测定金属线材料的杨氏模量。
该仪器主要特点是：
1、采用照明标尺，可在光线较暗的环境正常使用；
2、配有激光器，可快速瞄准；
3、采用了内调焦系统，使MIN短视距缩小，便于室内使用；
4、利用仪器分划板上下丝读数之差，乘以视距常数100，即尺读望远镜的标尺到反光镜的往返距离，不用钢卷尺测量；
5、光杠杆的反光镜采用强磁保护。
用拉伸法测定金属线材（钢丝）杨氏弹性模量
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尺读望远镜（标尺） | 尺读望远镜（带标尺照明器）
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读数：150mm 标尺格值：1mm | 读数：±150mm 标尺格值：1mm 功率：8W 电压：220V |
  
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二、技术参数
1、尺读望远镜
放大倍数：30X
物镜有效孔径：42mm
视场角：1°26′
视距乘常数:100
MIN短视距：1.2m
标尺格值：1mm
2、光杠杆
镜面有效孔径：38mm
3、测量架
测量架高：1.8m
钢丝长：1.5m
三、结构原理
1.锁紧手轮；2.俯视手轮；3.目镜；4.调焦手轮；5.照明标尺；6.准星；7.内调焦望远镜；8.钢丝上夹头；9.钢丝；10.光杠杆；11.下夹头；12.砝码；13.砝码盘；14.底座调节手轮；15.三角座；16.工作平台；17 激光器；18、电源开关
四、使用方法
1、按图示位置摆放仪器各部件，尺读望远镜7与光杠10的MIN短距离为650mm。
2、调整底座调节手轮 14，使立柱处于垂直状态。
3、调整被测钢丝9的长度，使钢丝长度L为某一尺寸（可用米尺测量），调整时用手拉住钢丝上端，旋松上夹头8，可调整被测钢丝长度。
4、将光杠杆放在工作平台16上，二前足在工作平台的横槽内，后足放在夹子上，但不得与钢丝相碰。
5、打开激光器17及照明标尺5的电源开关18，调整望远镜及照明标尺的位置，直到沿镜筒的轴线方向观察反射镜时，标尺的像及激光光斑同时落在反射镜的中间位置。
6、旋转目镜3，再对分划板十字丝进行聚焦。从望远镜内观察光杠杆反射镜内的像，调节调焦手轮4，直到清楚对准标尺由光杠杆镜面反射出的某一刻度，并在砝码盘13上放固定量的砝码12使钢丝自然伸直，此时可通过望远镜读出标尺的刻度值，同时记下此刻度值，为一刻度值。
7、依次加砝码，每次重1000克，从望远镜中观察标尺刻度变化，并依次记下相应的刻度值。
8、依次取下砝码，并记相应的刻度值。
9、用逐差法处理上述数据，代入公式：E = 8F·L·R/nd2 DI
式中：F—钢丝所受的拉力
L—钢丝长
R—望远镜刻度尺到光杠杆面的垂直距离
d—钢丝直径
D—通过光杠杆两前支撑点的竖直平面到光杠杆后支撑点的距离
I—望远镜标尺的读数差即此次测量与前次测量之差这样便可算出被测钢丝的杨氏模量，也可用作图法处理数据，算出被测钢丝的杨氏模量。
五、注意事项
1、加负荷时不要大于钢丝的弹性限度（不多于仪器所备砝码），否则上述计算公式不成立。
2、被测钢丝调整好以后，要用锁紧螺钉将钢丝固定在钢丝夹头之中。
3、光杠杆，望远镜标尺调整好以后，实验中不要位置变动。
4、使得被测钢丝在实验中处于垂直状态。
5、加砝码要轻取轻放，待钢丝不动时再观测数据。
6、观测标尺时眼睛正对望远镜，不得忽高忽低引起视差。
7、点红漆处不要动。
8、仪器使用和安装过程中，应避免碰撞、损坏油漆表面。
9、仪器使用完后装入箱内妥善保管，防止零件丢失。
2025-11-18
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