弯曲法测量杨氏模量.ppt

弯曲法测量杨氏模量实验目的实验目的实验原理实验原理数据处理数据处理实验仪器实验仪器实验内容实验内容思考问题思考问题2021/2/62实验目的实验目的 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；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；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；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；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。用逐差法处理数据。2021/2/63实验仪器实验仪器nFD-HY-MT型霍尔位置传感器杨氏模量实验仪；型霍尔位置传感器杨氏模量实验仪；n千分尺、游标卡尺、不锈钢直尺千分尺、游标卡尺、不锈钢直尺 ；n被测黄铜片、被测铸铁片。被测黄铜片、被测铸铁片。2021/2/642021/2/65一、弯曲法杨氏模量的测定一、弯曲法杨氏模量的测定实验原理实验原理 设一根梁长度设一根梁长度设一根梁长度设一根梁长度L L，厚度，厚度，厚度，厚度h h，宽度，宽度，宽度，宽度a a，两端自由置于一对平行刀口上，中间悬挂质量为，两端自由置于一对平行刀口上，中间悬挂质量为，两端自由置于一对平行刀口上，中间悬挂质量为，两端自由置于一对平行刀口上，中间悬挂质量为mm的砝码，的砝码，的砝码，的砝码，在弹性限度内，如不计梁自身重量，设挂码处下降在弹性限度内，如不计梁自身重量，设挂码处下降在弹性限度内，如不计梁自身重量，设挂码处下降在弹性限度内，如不计梁自身重量，设挂码处下降zz，则当，则当，则当，则当zz远远小于远远小于远远小于远远小于L L时，梁的杨氏模量时，梁的杨氏模量时，梁的杨氏模量时，梁的杨氏模量2021/2/66二、用霍耳位置传感器测量杨氏模量二、用霍耳位置传感器测量杨氏模量2021/2/671.霍耳位置传感器的定标霍耳位置传感器的定标常数常数常数常数C称做霍尔位置传感器的灵敏度称做霍尔位置传感器的灵敏度称做霍尔位置传感器的灵敏度称做霍尔位置传感器的灵敏度2021/2/682.用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量2021/2/69实验内容实验内容n用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量；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用霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量.2021/2/610一、用弯曲法测出金属黄铜的杨氏模量一、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用螺旋测微计测量黄铜各处的厚度h，要测，要测5次取平均值；次取平均值；2.用游标卡尺测量黄铜各处测宽度用游标卡尺测量黄铜各处测宽度a,要测要测5次取平均值次取平均值；3.用米尺测二刀刃间的距离用米尺测二刀刃间的距离L,仅测仅测1次次；4.将待测梁套上金属框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。（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；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；2021/2/6116.在砝码盘上依次在砝码盘上依次加一块加一块砝码，共加砝码，共加8次，每次加砝码重为次，每次加砝码重为10克，重复上述调节，并记录克，重复上述调节，并记录Z值值。7.按相反的次序，依次按相反的次序，依次减一块减一块砝码，共减砝码，共减8次，重复上述调节，并记录次，重复上述调节，并记录Z值；值；8.计算黄铜的杨氏模量；计算黄铜的杨氏模量；2021/2/612m（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用逐差法求Z数据处理数据处理2021/2/613测量测量结果：结果：2021/2/614二、用霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量二、用霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量.仪器调整；仪器调整；(1)霍耳元件的调整：按照仪器图连线，开机预热霍耳元件的调整：按照仪器图连线，开机预热10分钟。调整磁铁的高度，使得霍耳元件处在最分钟。调整磁铁的高度，使得霍耳元件处在最小磁场位置，用调零电位器作细微调节，使电压表指示为零。小磁场位置，用调零电位器作细微调节，使电压表指示为零。(2)读数显微镜的调整：调目镜焦距使得十字叉丝、标尺清晰；然后移动读数显微镜前后距离，使能读数显微镜的调整：调目镜焦距使得十字叉丝、标尺清晰；然后移动读数显微镜前后距离，使能清晰看到金属框上的基线。转动读数显微镜的鼓轮，使金属框上的基线与读数显微镜内十字刻度线清晰看到金属框上的基线。转动读数显微镜的鼓轮，使金属框上的基线与读数显微镜内十字刻度线吻合，记下初始读数值。吻合，记下初始读数值。2021/2/6152.霍耳位置传感器定标（用黄铜）；霍耳位置传感器定标（用黄铜）；(1)每次加每次加10g砝码，用目镜标尺读出横砝码，用目镜标尺读出横梁梁弯曲位移量弯曲位移量Zi，同时同时记记录霍耳电压的值录霍耳电压的值Ui。砝码质量 10203040506070802021/2/616(2)用逐差法求用逐差法求U、Z并计算霍尔片的灵敏度（并计算霍尔片的灵敏度（霍耳位置霍耳位置 传感器的定标传感器的定标）m（g）=mi+4-mi40404040 m=40gU（mV）=Ui+4-UiZ（mm）=Zi+4-Zi霍尔片的灵敏度霍尔片的灵敏度2021/2/6173.用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量。用定标后的霍耳位置传感器测量铸铁的杨氏模量。1020304050607080(1)逐次增加砝码逐次增加砝码 ，相应读出数字电压表读数值。，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：将上述定标数据作逐差法得：404040402021/2/618测量测量结果：结果：4.用螺旋测微计测量铸铁各处的厚度用螺旋测微计测量铸铁各处的厚度h，要测，要测5次取平均值；次取平均值；5.用游标卡尺测量铸铁各处测宽度用游标卡尺测量铸铁各处测宽度a,要测要测5次取平均值。次取平均值。计算：计算：三、三、误差分析误差分析四、结论四、结论2021/2/619u 千分尺零点读数。千分尺零点读数。u 测量时要稳定，不要晃动。测量时要稳定，不要晃动。u 使用之前仪器要调零。使用之前仪器要调零。2021/2/620