一、实验目的

本次实验的主要目的是通过特定的方法和仪器来测定金属材料的杨氏模量。杨氏模量是衡量固体材料弹性的重要参数之一，它反映了材料在弹性变形阶段中应力与应变的比例关系。准确地测量这一物理量不仅有助于理解材料的基本力学性质，还对工程设计具有重要的指导意义。

二、实验原理

根据胡克定律，在弹性限度内，材料所受的正应力（σ）与其相应的正应变（ε）成线性关系，即σ = E·ε，其中E为杨氏模量。为了确定E值，需要分别测量试样两端承受的拉力F以及由此产生的伸长量ΔL，并结合试样的原始长度L0和横截面积A计算得出。

三、实验设备与材料

本实验使用了电子天平、游标卡尺、螺旋测微器等常规测量工具，同时配备了专用的拉力测试仪用于施加恒定负载。实验样品选取了常见的低碳钢作为研究对象。

四、实验步骤

1. 准备好所需器材并检查其工作状态是否正常；

2. 使用游标卡尺测量试样的直径d，进而得到横截面积A=π(d/2)^2；

3. 将试样固定于拉力测试仪上，调整位置使其处于水平状态；

4. 开启电源开始加载，记录不同载荷下对应的伸长量数据；

5. 数据采集完成后卸载，再次测量试样的尺寸变化情况；

6. 分析处理所得数据，利用公式E=(FL0)/(AΔL)求取杨氏模量值。

五、实验结果及分析

经过多次重复试验后获得了一系列可靠的数据。通过对这些数据进行统计处理，最终得到了低碳钢材料的平均杨氏模量约为200GPa左右。该结果与文献报道的基本一致，表明实验方法合理有效。此外，还观察到了随着外力增加，试样内部结构发生变化的现象，这进一步验证了理论模型的有效性。

六、结论

通过本次实验，我们成功掌握了测量金属杨氏模量的基本技能，并加深了对其物理意义的理解。实验过程中发现了一些值得注意的问题，比如如何减少人为误差的影响等，这些问题将在今后的学习实践中逐步解决。总之，此次经历对我们掌握相关知识体系起到了积极作用。