在物理学实验中，材料的力学性质是研究的重要内容之一。其中，杨氏模量是衡量固体材料弹性性能的一个重要参数，它反映了材料在外力作用下抵抗形变的能力。本次实验采用拉伸法测量钢丝的杨氏模量，通过实际操作与理论分析相结合的方式，深入了解这一物理概念及其应用。

实验目的

1. 掌握拉伸法测定杨氏模量的基本原理和方法。

2. 学会使用相关仪器设备进行数据采集，并对实验结果进行分析处理。

3. 理解影响杨氏模量的因素，增强对材料力学特性的认识。

实验原理

根据胡克定律，在弹性范围内，物体的应力与应变成正比关系。对于一根均匀横截面的长直杆件，在轴向拉力F的作用下，其长度L的变化量ΔL可以表示为：

\[ \Delta L = \frac{FL}{AY} \]

其中，A为杆件横截面积，Y即为该材料的杨氏模量。通过测量试样在不同载荷下的伸长量，即可计算出材料的杨氏模量值。

实验装置及步骤

本实验所使用的器材包括精密天平、螺旋测微计、砝码组以及钢丝固定架等。具体步骤如下：

1. 将钢丝两端牢固地固定于支架上，并调整水平仪确保整个系统处于良好状态；

2. 使用螺旋测微计测量钢丝初始长度L0；

3. 在钢丝中部挂上适当重量的砝码，记录此时钢丝的伸长量ΔL；

4. 改变砝码质量重复上述过程多次，收集多组数据；

5. 利用公式\[ Y=\frac{FL}{A\Delta L} \]计算每次试验对应的杨氏模量值，并求平均值作为最终结果。

数据记录与分析

经过多次实验后得到如下一组典型数据：

- 钢丝直径d=0.5mm，因此横截面积\( A=\pi (\frac{d}{2})^2 \approx 0.196mm^2 \)

- 每次加载后测得的伸长量分别为：0.12mm, 0.24mm, 0.36mm, 0.48mm, 0.60mm

- 对应的拉力依次为：5N, 10N, 15N, 20N, 25N

基于以上数据，代入公式计算得出杨氏模量约为200GPa左右。此结果与文献报道的标准值接近，表明实验设计合理且执行准确。

结论

通过本次实验不仅验证了拉伸法测定杨氏模量的有效性，还加深了我们对材料力学行为的理解。值得注意的是，在实际应用中还需考虑温度变化等因素对测试精度的影响。此外，提高测量精度还有赖于改进实验装置和技术手段。

总之，此次实验是一次成功的实践经历，为我们今后从事科学研究奠定了坚实的基础。同时提醒我们在未来的学习工作中继续保持严谨的态度对待每一个细节问题。