拉伸法測金屬鋼絲楊氏彈性模量優缺點探究

許紅霞

摘 要：楊氏彈性模量是指固體材料沿縱向受力后其形狀改變情況，這在科研選材和工程中應用非常廣泛，因此很多高校大學物理實驗課都開設有測量固體材料的楊氏彈性模量實驗。該文簡要介紹了拉伸法測金屬鋼絲楊氏彈性模量的原理，繼而對該實驗的優缺點進行了分析，以便更好地指導實驗，提高學生的動手能力，激發學生的探索精神，培養學生的創新意識。

關鍵詞：楊氏模量 拉伸法 光杠桿

中圖分類號：O4-34 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0160-02

楊氏彈性模量是用來描述固體材料縱向抵抗形變能力的參數。常用的測量楊氏模量的方法一般有靜態拉伸法[1]、彎曲共振法[2]、壓入法[3]等。文章就是利用靜態拉伸法來測量金屬鋼絲的楊氏彈性模量，文中詳細總結了實驗操作的優缺點，分析了誤差來源。實驗操作時對實驗的優缺點了然于胸，對減小實驗誤差、簡化實驗操作和降低實驗調節難度也有很大幫助，同時也有助于鍛煉學生的動手能力，培養其嚴謹的科研精神。

1 測量原理

實驗時是在支架上將金屬鋼絲懸掛起來，金屬鋼絲上端用螺釘固定，在其下端添加砝碼，每個砝碼質量相同，通過增加砝碼的數量計算出對金屬鋼絲施加拉力F，同時測出相應砝碼數所對應的金屬鋼絲的伸長量，將各測量數據代入公式（2）即可求出E。

可是伸長量很小，直接測量很難準確測量出，故采用光杠桿放大法進行間接測量，原理如圖1。增加砝碼時，金屬鋼絲伸長，同時光杠桿的后足下降，而兩前足保持不動，與初始狀態相比，相當于主桿轉過角度，那么平面鏡的法線也會隨之轉過角度。……