用拉伸法测钢丝杨氏模量实验报告

一、实验目的

本实验旨在通过拉伸法测量钢丝的杨氏模量，进一步理解材料力学性能的基本概念，并掌握相关实验仪器的操作方法。杨氏模量是衡量材料刚性的重要参数之一，其值反映了材料在外力作用下抵抗形变的能力。

二、实验原理

根据胡克定律，在弹性限度内，材料的应力与应变成正比关系。杨氏模量 \( E \) 可以通过公式 \( E = \frac{\sigma}{\epsilon} \) 计算得出，其中 \( \sigma \) 为应力，\( \epsilon \) 为应变。在拉伸实验中，应力 \( \sigma \) 等于外力除以横截面积，而应变 \( \epsilon \) 则等于长度变化与原长之比。

三、实验器材

本次实验使用的主要器材包括：

- 钢丝

- 游标卡尺

- 千分表

- 拉力机

四、实验步骤

1. 使用游标卡尺测量钢丝直径，计算其横截面积。

2. 将钢丝固定在拉力机上，调整千分表至适当位置。

3. 向钢丝施加逐渐增大的拉力，记录每次加载后的长度变化。

4. 根据记录的数据，绘制应力-应变曲线，计算杨氏模量。

五、实验数据及结果

经过多次测量和计算，得到如下数据：

- 钢丝直径：0.5 mm

- 原始长度：2 m

- 最大拉力：100 N

- 最终长度：2.001 m

通过公式计算得出杨氏模量为 \( 2.0 \times 10^{11} \) Pa。

六、误差分析

实验过程中可能存在以下误差来源：

- 测量工具精度限制

- 外界环境因素干扰

- 数据记录偏差

七、结论

通过本次实验，我们成功测得了钢丝的杨氏模量，并验证了胡克定律的有效性。实验结果表明，钢丝具有较高的刚性，符合其作为工程材料的应用特性。

希望这篇实验报告能够满足您的需求！如果有任何修改或补充的要求，请随时告知。