弯曲法测量杨氏模量(00002)教学材料.ppt

北京联合大学基础部物理实验室实验目的实验原理数据处理实验仪器实验内容思考问题实验目的 n用钢尺、游标卡尺、千分尺（螺旋测微计）、读数显微镜测量长度的方法； n用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量；n学习霍耳位置传感器原理及其定标；n用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量；n用逐差法处理数据 一、弯曲法杨氏模量的测定实验原理 设一根梁长度设一根梁长度L L，厚度，厚度h h，宽度，宽度a a，两端自由置于一对，两端自由置于一对平行刀口上，中间悬挂质量为平行刀口上，中间悬挂质量为mm的砝码，在弹性限度内，的砝码，在弹性限度内，如不计梁自身重量，设挂码处下降如不计梁自身重量，设挂码处下降zz，则当，则当zz远远小于远远小于L L时，梁的杨氏模量时，梁的杨氏模量二、用霍耳位置传感器测量杨氏模量1. 霍耳位置传感器的定标常数常数C称做霍称做霍尔尔位置位置传传传传感器的灵敏度感器的灵敏度2.用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量实验内容n用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量；n用霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量.一、用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量. 用螺旋测微计测量黄铜各处的厚度h ，要测5次取平均值；2. 用游标卡尺测量黄铜各处测宽度a, 要测5次取平均值 ；3. 用米尺测测二刀刃间间的距离L , 仅测1次 ；4. 将待测梁套上金属框（框边横线为观测形变的参照，务必朝向观察者），放在两支座上端的刀口上。

5. 调节读数测量显微镜的上下和左右位置，使镜筒轴线正对金属框上的横线调节显微镜目镜，使之看清楚镜筒内的十字线前后移动显微镜，直到从镜中看清晰横线的边缘，再进行微调，使显微镜的十字线与横线的某一边缘重合无视差分别从显微镜中和微调旋钮上读出其位置的整数和小数部分；6. 在砝码盘上依次加一块砝码，共加8次，每次加砝码重为10克，重复上述调节，并记录Z值7. 按相反的次序，依次减一块砝码，共减8次，重复上述调节，并记录Z值；8. 计算黄铜的杨氏模量；m（g）=mi+4-mi40404040 m=40gZ（mm）=Zi+4-Zii12345678 砝码质 量1020304050607080加砝码减砝码平均用逐差法求Z数据处处理测量结果：二、用霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量. 仪器调整；(1) 霍耳元件的调调整：按照仪仪器图连线图连线 ，开机预热预热 10分钟钟调调整磁铁铁的高度，使得霍耳元件处处在最小磁场场位置，用调调零电电位器作细细微调节调节 ，使电压电压 表指示为为零2) 读读数显显微镜镜的调调整：调调目镜镜焦距使得十字叉丝丝、标标尺清晰；然后移动读动读 数显显微镜镜前后距离，使能清晰看到金属框上的基线线。

转动读转动读 数显显微镜镜的鼓轮轮，使金属框上的基线线与读读数显显微镜镜内十字刻度线线吻合，记记下初始读读数值值2. 霍耳位置传感器定标（用黄铜）；(1) 每次加10g砝码码，用目镜标镜标 尺读读出横梁弯曲位移量Zi ， 同时时记记录录霍耳电压电压 的值值Ui 砝码质量 1020304050607080(2) 用逐差法求U、 Z并计计算霍尔片的灵敏度（霍耳位置 传感器的定标）m（g）=mi+4-mi40404040 m=40gU（mV）=Ui+4-UiZ（mm）=Zi+4-Zi霍尔片的灵敏度3.用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量1020304050607080(1) 逐次增加砝码 ，相应读出数字电压表读数值2) 将上述定标数据作逐差法得：40404040测量结果：4. 用螺旋测微计测量铸铁各处的厚度h ，要测5次取平均值；5. 用游标卡尺测量铸铁各处测宽度a, 要测5次取平均值计计算：三、误差分析四、结论u 千分尺零点读数u 测量时要稳定，不要晃动u 使用之前仪器要调零。