CN111289347A - 一种金属杨氏模量测量仪 - Google Patents
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Abstract
一种金属杨氏模量测量仪，包括金属丝受力机构、光杠杆机构以及光源照射机构；金属丝受力机构包括铁支架底座、第一铁支架竖直杆和第二铁支架竖直杆、铁支架横杆、上端夹子、金属丝、水平载物台、中间夹子、下端夹子以及与下端夹子连接的砝码钩和砝码；光杠杆机构包括光杠杆前脚、光杠杆后脚以及平面镜，光杠杆后脚设置于中间夹子的顶部，光杠杆前脚设置于水平载物台上；光源照射机构包括设置在平面镜正前方的第三铁架台、第四铁架台和激光器，激光器设置为：激光器的入射激光射向平面镜后变为反射激光照射在标尺上。本发明的金属杨氏模量测量仪测量金属杨氏模量，实验原理简单，实验难度小，测量方便，容易操作。
Description
技术领域
本发明涉及金属杨氏模量测量领域，尤其是涉及一种金属杨氏模量测量仪。
背景技术
在实验室中，金属杨氏模量的测量是物理实验室普遍开设的实验项目。其实验原理是利用光杠杆的放大作用，通过望远镜来观测光杠杆中平面镜里面标尺的像，测量的关键是找出平面镜里标尺的像，由于标尺固定在望远镜附近，望远镜与光杠杆的距离一般大于2米，实验过程中调节望远镜左右、上下位置、调整望远镜光轴与平面镜光轴的水平夹角、竖直方向夹角的关系，要占用很长时间，并且要求测量者熟练掌握调节方法、且需要实验者耐心、细致调节才能调节好仪器。此实验调节要求比较复杂，仪器调整难度较大，对操作者而言需要耗费较多的时间与精力，不利于此实验的教学开展。
发明内容
本发明的目的是为了解决光杠杆法测量金属杨氏模量的实验调节难度大、仪器调整复杂的问题，提供一种解决方案。通过在平面镜前约2米的正前方架设激光器，激光器出射的激光通过平面镜反射后照射在标尺上的方法，把金属丝受外力作用时的伸长量的测量转化为标尺上激光光斑位置的变化量的测量，利用光的反射原理，把金属丝受拉力作用下的微小的长度变化量转化成标尺上显著的激光光斑位置的变化量测量，因此本发明测量金属杨氏模量，实验仪器结构简单，原理直观明了，降低了实验难度，提高了测量的直观性，且读取数据方便，操作步骤简单。
一种金属杨氏模量测量仪，包括金属丝受力机构、光杠杆机构以及光源照射机构；
其中，所述金属丝受力机构包括铁支架底座、设置在铁支架底座上的第一铁支架竖直杆和第二铁支架竖直杆、设置在第二铁支架竖直杆上部的铁支架横杆、设置在铁支架横杆上的上端夹子、金属丝、水平载物台、中间夹子、下端夹子以及与下端夹子连接的砝码钩和砝码，所述水平载物台可升降安装在第一铁支架竖直杆和第二铁支架竖直杆上，水平载物台上设有供中间夹子穿过的孔洞，且中间夹子的上顶面与水平载物台所在平面平齐，所述上端夹子、中间夹子和下端夹子上均设有紧锁螺丝，以将穿过的金属丝锁紧或松开；
所述光杠杆机构包括光杠杆前脚、光杠杆后脚以及固定在光杠杆前脚上的平面镜，光杠杆后脚设置于中间夹子的顶部，光杠杆前脚设置于水平载物台上；
所述光源照射机构包括设置在平面镜正前方的第三铁架台、第四铁架台和激光器，第三铁架台包括第三支架底座、第三支架竖直杆和第三支架横杆，第三支架横杆可升降安装在第三支架竖直杆上，第三支架横杆上设有一标尺，第四铁架台包括第四支架底座和第四支架竖直杆，激光器通过激光器夹子可升降安装在第四支架竖直杆上，其中，所述激光器设置为：激光器的入射激光射向平面镜后变为反射激光照射在标尺上。
所述第三铁架台和第四铁架台设置在平面镜正前方1-3m处。
本发明的有益效果是：通过测量金属丝电阻的变化量的方法，把金属丝受外力作用时的伸长量的测量转化为金属丝在外力作用下电阻的变化量的测量，利用开尔文电桥很容易测量金属丝电阻的变化量，因此本发明测量金属杨氏模量，实验原理简单，实验难度小，测量方便，容易操作。
附图说明
图1为金属杨氏模量测量装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示对本发明作进一步详细说明：
一种金属杨氏模量测量仪，包括金属丝受力机构、光杠杆机构以及光源照射机构；
其中，所述金属丝受力机构包括铁支架底座9、设置在铁支架底座9上的第一铁支架竖直杆1和第二铁支架竖直杆3、设置在第二铁支架竖直杆2上部的铁支架横杆2、设置在铁支架横杆2上的上端夹子4、金属丝24、水平载物台5、中间夹子6、下端夹子7以及与下端夹子7连接的砝码钩8和砝码，所述水平载物台5可升降安装在第一铁支架竖直杆1和第二铁支架竖直杆3上（例如水平载物台5通过螺丝和固设在水平载物台5上的铁夹实现水平载物台5的升降）。水平载物台5上设有供中间夹子6穿过的孔洞，且中间夹子6的上顶面与水平载物台5所在平面平齐，所述上端夹子4、中间夹子6和下端夹子7上均设有紧锁螺丝23，以将穿过的金属丝24锁紧或松开；
所述光杠杆机构包括光杠杆前脚11、光杠杆后脚10以及固定在光杠杆前脚11上的平面镜12，光杠杆后脚10设置于中间夹子6的顶部，光杠杆前脚11设置于水平载物台5上，光杠杆前脚11可使用人字形光杠杆前脚；
所述光源照射机构包括设置在平面镜12正前方的第三铁架台、第四铁架台和激光器18，第三铁架台包括第三支架底座13、第三支架竖直杆14和第三支架横杆15，第三支架横杆15可升降安装在第三支架竖直杆14上（例如使用十字夹将第三支架横杆15与第三支架竖直杆14连接），第三支架横杆15上设有一标尺20，第四铁架台包括第四支架底座16和第四支架竖直杆17，激光器18通过激光器夹子19可升降安装在第四支架竖直杆17上，其中，所述激光器18设置为：激光器18的入射激光21射向平面镜12后变为反射激光22照射在标尺20上。
所述第三铁架台和第四铁架台设置在平面镜12正前方1-3m处。
工作原理：根据物理学知识，传统方法用拉伸法测量金属杨氏模量的公式为
上式中，E称为金属的杨氏模量，单位为N·m-2，m是所加砝码的质量，g为测量所在地的重力加速度，L是金属丝初始长度，D为光杠杆平面镜到标尺的距离，π是圆周率，d是金属丝直径，∆d为金属丝下挂质量为m的砝码前后望远镜中所测标尺的读数差值，h为光杠杆前后脚的垂直距离。本发明通过在平面镜12前约2米的正前方放置激光器18和标尺20，通过调节激光器18和标尺20的位置，使激光器18发射的单色光线经平面镜12反射后投射于标尺20上，设加砝码m后金属丝伸长为∆L，则传统实验装置中加砝码m前后望远镜中标尺20的读数差∆d的测量转换成了本发明中标尺20上两次激光光斑位置的读数差值。在标尺20上读取两次激光光斑位置，既方便读数，又能直观显示金属丝24长度的变化量。去掉了传统实验中繁杂的，难度大的望远镜的上下位置、远近位置、焦距的调节过程。本发明的实施使得拉伸法测金属的杨氏模量实验难度减小，调节过程更简单。
上述仅本发明较佳可行的实施方式而已，非因此局限本发明保护范围，依照上述实施例所作各种变形或套用均在此技术方案保护范围之内。
Claims (2)
1.一种金属杨氏模量测量仪，其特征在于包括金属丝受力机构、光杠杆机构以及光源照射机构；
其中，所述金属丝受力机构包括铁支架底座(9)、设置在铁支架底座(9)上的第一铁支架竖直杆(1)和第二铁支架竖直杆(3)、设置在第二铁支架竖直杆(2)上部的铁支架横杆(2)、设置在铁支架横杆(2)上的上端夹子(4)、金属丝(24)、水平载物台(5)、中间夹子(6)、下端夹子(7)以及与下端夹子(7)连接的砝码钩(8)和砝码，所述水平载物台(5)可升降安装在第一铁支架竖直杆(1)和第二铁支架竖直杆(3)上，水平载物台(5)上设有供中间夹子(6)穿过的孔洞，且中间夹子(6)的上顶面与水平载物台(5)所在平面平齐，所述上端夹子(4)、中间夹子(6)和下端夹子(7)上均设有紧锁螺丝(23)，以将穿过的金属丝(24)锁紧或松开；
所述光杠杆机构包括光杠杆前脚(11)、光杠杆后脚(10)以及固定在光杠杆前脚(11)上的平面镜(12)，光杠杆后脚(10)设置于中间夹子(6)的顶部，光杠杆前脚(11)设置于水平载物台(5)上；
所述光源照射机构包括设置在平面镜(12)正前方的第三铁架台、第四铁架台和激光器(18)，第三铁架台包括第三支架底座(13)、第三支架竖直杆(14)和第三支架横杆(15)，第三支架横杆(15)可升降安装在第三支架竖直杆(14)上，第三支架横杆(15)上设有一标尺(20)，第四铁架台包括第四支架底座(16)和第四支架竖直杆(17)，激光器(18)通过激光器夹子(19)可升降安装在第四支架竖直杆(17)上，其中，所述激光器(18)设置为：激光器(18)的入射激光(21)射向平面镜(12)后变为反射激光(22)照射在标尺(20)上。
2.根据权利要求1所述的一种金属杨氏模量测量仪,其特征在于所述第三铁架台和第四铁架台设置在平面镜(12)正前方1-3m处。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104865135A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-08-26 | 湖南城市学院 | 反射式激光法测量金属丝杨氏模量实验仪 |
| CN209247502U (zh) * | 2018-12-10 | 2019-08-13 | 荆楚理工学院 | 一种金属杨氏模量测量仪 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113340742A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 湖北科技学院 | 一种杨氏模量测量方法 |
| CN113340742B (zh) * | 2021-05-31 | 2024-05-14 | 湖北科技学院 | 一种杨氏模量测量方法 |
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