一種實驗教學用楊氏模量測量儀的製作方法
2024-01-25 05:02:15 1
專利名稱：一種實驗教學用楊氏模量測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實驗教學使用的楊氏模量測量儀器，主要應用於高等院校理工科專業的大學物理實驗教學，屬於實驗教學儀器領域。
背景技術：
楊氏模量即固體材料的楊氏彈性模量，是材料力學裡面描述固體材料彈性形變能力的一個重要物理量。楊氏模量的測量是高等院校理工科大學物理實驗教學中必做的實驗項目之一，目前用於物理實驗教學中測量楊氏模量的方法主要是光槓桿法。光槓桿法測量楊氏模量的裝置主要由光槓桿系統、支架、金屬絲固件、砝碼、螺旋測微器、遊標卡尺、米尺等構成。利用光槓桿法測量楊氏模量雖然有比較高的精度，但是在實驗過程中，砝碼盤處於懸空狀態，學生在往砝碼盤上加載或者減載砝碼過程中，容易帶動砝碼盤使其發生晃動，使 得反射鏡的後支架位置發生變動，而學生往往又不會等到裝置完全靜止之後再讀數，由此引入了新的測量誤差；並且因為砝碼盤一直是懸空的，砝碼很容易在學生操作過程中脫落而砸傷學生，從而為教學帶來很大的安全隱患。
發明內容本實用新型提供了一種實驗教學用楊氏模量測量儀，該測量儀能減小由於砝碼盤的懸空晃動而引入的新的測量誤差，並且能消除由於砝碼盤的懸空晃動使砝碼在操作過程中容易脫落而帶來的安全問題。為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種實驗教學用楊氏模量測量儀，包括支撐架、光槓桿系統、固定平臺3、砝碼盤4、砝碼6、底座7，還包括上卡頭I和下卡頭2 ;所述上卡頭I是用來固定被測材料10的上端部的，該上卡頭固於支撐架頂部，所述下卡頭2是用來固定被測材料10的下端部的，該下卡頭可以在固定平臺中間的孔中自由的上下滑動，所述固定平臺3固定在支撐架上；其特徵在於，該測量儀還包括輕質彈簧5、彈簧鉤9和彈簧扣8，所述的彈簧鉤9固定在砝碼盤4的底部，用來勾住輕質彈簧5的頂端，所述的彈簧扣8固定在底座7上表面，用來固定輕質彈簧5的下端。使用該儀器測量楊氏模量時，被測材料所受的拉伸力不再只是砝碼的重力了，還應包括輕質彈簧的彈力K* (Δ X)，K是該輕質彈簧的彈性係數，Δ X被測材料的形變長度。同現有技術相比，本實用新型具有如下優點由於在砝碼盤的底部和底座之間固定了輕質彈簧，使得砝碼盤相對穩定，大大的減少了學生在加載或減載砝碼時帶來的砝碼盤在水平方向的晃動，也就減少了由此而引入新的測量誤差；並且由於輕質彈簧的牽製作用，砝碼盤不再劇烈晃動，操作過程中砝碼也就不那麼容易脫落下來，也就不容易砸傷學生。作為該技術方案的進一步改進，彈簧扣8可以設置在彈簧鉤9在底座7上表面的鉛直投影位置，即彈簧扣和彈簧鉤在豎直方向的位置是相對應。並且，輕質彈簧5、彈簧鉤9和彈簧扣8均為三個，該三個彈簧鉤在砝碼盤4的底部以正三角形的位置分布，而該三個彈簧扣在底座7的上表面也是以正三角形的位置分布的，且與所述的三個彈簧鉤所構成的正三角形相對應。彈簧扣和彈簧鉤採用這樣的位置分布，使得由其固定的三根彈簧呈正三稜柱形狀，利用三角形不易變形的特性，能更好的固定砝碼盤，使其在水平方向上穩定不晃動。採用該結構時，測量中，該輕質彈簧的彈力3K* (ΔΧ)
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明。附圖是本實用新型的結構原理示意圖；圖中I是上卡頭,2是下卡頭,3是固定平臺,4是破碼盤,5是輕質彈簧,6是破碼，7是底座，8是彈簧扣，9是彈簧鉤，10是被測材料。
具體實施方式
如附圖所示，一種實驗教學用楊氏模量測量儀，它包括支撐架、光槓桿系統、固定平臺3、砝碼盤4、砝碼6、底座7，還包括上卡頭I和下卡頭2 ;所述上卡頭I是用來固定被測材料10的上端部的，該上卡頭固於支撐架頂部，所述下卡頭2是用來固定被測材料10的下端部的，該下卡頭可以在固定平臺中間的孔中自由的上下滑動，所述固定平臺3固定在支撐架上。學生做實驗時，被測材料10—般是鋼絲。光槓桿系統就是常規的用光槓桿杆法測楊氏模量實驗的光槓桿系統，由望遠鏡、標尺、平面反射鏡組成。在該測量儀的砝碼盤4和底座7之間設置了三根輕質彈簧5，該三根輕質彈簧的上端由砝碼盤底部的三個彈簧鉤9勾住，其下端由底座上表面的三個彈簧扣8固定，彈簧扣處在彈簧鉤在底座上表面的鉛直投影位置，該三個彈簧鉤在砝碼盤的底部以正三角形的位置分布，而該三個彈簧扣在底的上表面也是以正三角形的位置分布的，且與所述的三個彈簧鉤所構成的正三角形相對應。彈簧扣和彈簧鉤採用這樣的位置分布，使得由其固定的三根彈簧呈正三稜柱形狀，利用三角形不易變形的特性，能更好的固定砝碼盤使其穩定不晃動。
權利要求1.一種實驗教學用楊氏模量測量儀，包括支撐架、光槓桿系統、固定平臺(3)、砝碼盤(4)、砝碼(6)、底座(7)，還包括上卡頭(I)和下卡頭(2);上卡頭(I)是用來固定被測材料(10)的上端部的，該上卡頭固定於支撐架頂部，下卡頭(2)是用來固定被測材料(10)的下端部的，該下卡頭可以在固定平臺中間(3)的孔中自由的上下滑動，固定平臺(3)固定在支撐架上；其特徵在於，該測量儀還包括輕質彈簧(5)、彈簧鉤(9)和彈簧扣(8)，所述的彈簧鉤(9)固定在砝碼盤(4)的底部，用來勾住輕質彈簧(5)的頂端，所述的彈簧扣(8)固定在底座(7)上表面，用來固定輕質彈簧(5)的下端。
2.如權利要求I所述的實驗教學用楊氏模量測量儀，其特徵在於所述的彈簧扣(8)處 在彈簧鉤(9 )在底座(7 )上表面的鉛直投影位置。
3.如權利要求2所述的實驗教學用楊氏模量測量儀，其特徵在於所述的輕質彈簧(5 )、彈簧鉤(9 )和彈簧扣(8 )均為三個，且該三個彈簧鉤在砝碼盤(4)的底部以正三角形的 位置分布，而該三個彈簧扣在底座(7)的上表面也是以正三角形的位置分布的，且與所述的三個彈簧鉤所構成的正三角形相對應。
專利摘要本實用新型公開了一種實驗教學用楊氏模量測量儀。包括支撐架、光槓桿系統、固定平臺3、砝碼盤4、砝碼6、底座7，上卡頭1和下卡頭2，該還包括輕質彈簧5、彈簧鉤9和彈簧扣8，彈簧鉤9固定在砝碼盤4的底部，用來鉤住輕質彈簧5的頂端，彈簧扣8固定在底座7上表面，用來固定輕質彈簧5的下端。由於在砝碼盤的底部和底座之間固定了輕質彈簧，使得在實驗操作過程中砝碼盤穩定不晃動，大大減少了由此而引入新的測量誤差，同時也消除了操作過程中由於砝碼盤晃動砝碼容易脫落而帶來的安全隱患。
文檔編號G09B23/10GK202736352SQ201220163400
公開日2013年2月13日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者田亞芳, 劉志強, 李訊鵬, 李方江, 吳加權, 馬琨 申請人:昆明理工大學