[实用新型]一种杨氏模量测量实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种物理实验装置，尤其涉及一种拉伸法测量金属丝杨氏模量实验装置。

背景技术

力作用于物体所引起的效果之一是使受力物体发生形变，物体的形变可分为弹性形变和塑性形变。固体材料的弹性形变又可分为纵向、切变、扭转、弯曲，对于纵向弹性形变可以用杨氏模量来描述材料抵抗形变的能力。杨氏模量是表征固体材料性质的一个重要的物理量，是工程设计上选用材料时常需涉及的重要参数之一，一般只与材料的性质和温度有关，与其几何形状无关。

设金属丝的原长L，横截面积为S，沿长度方向施力F后，其长度改变ΔL，则金属丝单位面积上受到的垂直作用力F/S称为正应力，金属丝的相对伸长量ΔL/L称为线应变。实验结果指出，在弹性范围内，由胡克定律可知物体的正应力与线应变成正比，即

比例系数Y即为杨氏弹性模量。

为了测量细金属丝的微小长度变化，一般在实验中使用了光杠杆放大法，光杠杆的作用是将微小长度变化放大为标尺上的位置变化，通过较易准确测量的长度测量间接求得钢丝伸长的微小长度变化，尺读望远镜和光杠杆组成如图1所示的测量系统。

金属丝2的上端夹紧在固定夹头1中。其中部有一个可以上下移动的平台5，用来承托光杠杆3。平台上有一个圆孔，孔中有一个可以上下滑动的夹头3，金属丝2夹紧在夹头3中。金属丝2下面挂有砝码6，放置在平台上的光杠杆3可将金属丝2长度的微小变化放大在标尺7上，并通过望远镜8进行测量。

这个实验多年来，一直是用望远镜来观察光杠杆反射镜中标尺刻度的象，并通过测量象的位置变化来求出钢丝长度变化量的。但事实上在学生实验中，由于望远镜视场小，学生在望远镜调节和测量时都感困难，学生在望远镜中很难通过调节看到光杠杆反射过来的标尺刻度，甚至完不成测量任务，望远镜在大量学生反复使用中也很容易损坏。

本实用新型也是用静态拉伸法测定金属丝的杨氏模量，但测量仪表采用钟表式的百分表，使得实验方法简便、直观、精度高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种方法直观、效果好的拉伸法测定金属丝的杨氏模量实验装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的拉伸法测定金属丝的杨氏模量实验装置，包括：

用钟表式百分表测出金属丝的微小伸长量。

所述的钟表式百分表是由刻度盘9、指针11、轴套10和测微导杆12组成，测量范围为0-5毫米，测量精度为0.01毫米，如图2所示。

将钟表式百分表用固定架14固定在固定平台5上，使测微导杆12与滑动夹头4的上表面接触，当增加或减少砝码6时，夹紧金属丝2的滑动夹头4随金属丝的伸缩而上下移动，这种微小的金属丝2伸缩量即可由百分表指针11位置的变化读出来，进而求出被测金属丝的杨氏模量。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的拉伸法测定金属丝的杨氏模量实验装置，取消了原装制中的望远镜、光杠杆等，采用直读式方法，使实际测量更加简单、快捷。

附图说明

图1为原有拉伸法测量金属丝杨氏模量实验装置示意图

图2为钟表式百分表示意图

图3为本实用新型拉伸法测量金属丝杨氏模量实验装置示意图。

图中：1、固定夹头，2、金属丝，3、光杠杆，4、滑动夹头，5、固定平台，6、砝码，7、标尺，8、望远镜，9、表盘，10、轴套，11、指针，12、测微导杆，13、支架，14、固定架，15、百分表。

具体实施方式

本实用新型的拉伸法测量金属丝杨氏模量实验装置，其较佳的具体实施方式如图3所示。

1、调节支架13使固定平台5呈水平状态，固定平台5上有一个圆孔，孔中有一个可以上下自由滑动的夹头4，金属丝2被夹紧在滑动夹头4中，金属丝2下面挂有砝码6。

2、将钟表式百分表15用固定架14固定在固定平台5上，使测微导杆12与滑动夹头4的上表面良好接触并且保持垂直，并记载空载时百分表15的读数。

3、通过逐渐增加砝码6或减少砝码6，记录百分表的读数，即可测出该金属丝2的杨氏模量。

在本实施例中，每次增加一个1千克的砝码，直至10千克，记录百分表15的读数，由相邻两次读数之差求出增加一次砝码、即金属丝受力F后金属丝L的伸长量ΔL，重复3次，求其平均值，利用逐差法求出每增加1千克砝码金属丝2的平均伸长量测量金属丝2的长度L及直径d，将测量数据代入下式

即可求得金属丝2的杨氏模量。

本实用新型具有如下特点：