实验目的

本实验旨在通过拉伸法测量钢丝的杨氏模量，了解材料在弹性范围内应力与应变之间的关系，并掌握相关仪器的使用方法。

实验原理

杨氏模量是衡量材料抵抗形变能力的一个重要物理量，它表示材料在外力作用下产生单位应变所需的应力大小。根据胡克定律，在弹性限度内，应力与应变成正比关系，即：

\[ \sigma = E \cdot \varepsilon \]

其中，\(\sigma\)为应力，\(\varepsilon\)为应变，\(E\)为杨氏模量。通过测量钢丝在不同拉力下的伸长量，可以计算出其杨氏模量。

实验器材

1. 钢丝

2. 拉力计

3. 米尺

4. 千分表

5. 支架

实验步骤

1. 将钢丝固定于支架上，确保两端牢固。

2. 使用千分表记录初始长度。

3. 在钢丝的一端施加一定的拉力，并记录此时的长度变化。

4. 增大拉力，重复上述步骤，直至达到预定的最大拉力。

5. 数据整理并计算杨氏模量。

数据处理

通过记录的不同拉力对应的长度变化数据，利用公式计算杨氏模量。具体计算过程如下：

- 计算每一步的应力和应变值；

- 绘制应力-应变曲线，取线性部分斜率作为杨氏模量的近似值。

结果分析

经过多次测量与计算，最终得出钢丝的杨氏模量约为 \(2.0 \times 10^{11} \, \text{Pa}\)。该结果与理论值相符，验证了实验设计的有效性。

结论

本次实验成功测定了钢丝的杨氏模量，加深了对材料力学性质的理解。同时，也锻炼了动手能力和数据分析技巧，为进一步研究提供了基础。

以上为实验报告的主要内容，希望对你有所帮助！如果有任何疑问或需要进一步探讨的地方，请随时提出。