[发明专利]基于简谐振动的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置及方法

摘要

基于简谐振动的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置及方法，涉及一种杨氏模量测量装置及方法，本发明为解决目前大学物理实验中梁弯曲法测杨氏模量的实验原理比较单一而且抽象，望远镜的调节难度比较大的问题。本发明装置包括在基座上设置两个立柱，一矩形截面金属梁两端自由地跨置在立柱上端的刀口上，金属梁上套一个铜框架，下端设置力敏传感器及铁块，下方设置电磁铁装置，在标尺底座上设置标尺，标尺上设置激光器及与智能光电计时器相连的光电传感器；本发明方法通过测激光器发出的激光束经光杠杆的平面镜反射后在标尺上形成的光斑做简谐振动的周期，得到金属梁弹簧振子做简谐振动的周期，代入公式计算出杨氏模量。本发明适用于杨氏模量的测量。

主权项

基于简谐振动的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置，其特征在于，它包括在基座上设置两个立柱，在两个立柱上端各固定一个钢制刀口，两刀口的刀刃互相平行，一矩形截面金属梁两端自由地跨置在两个立柱上端的刀口上，在矩形截面金属梁上套一个铜框架，铜框架与矩形截面金属梁接触处也是一个刀口，并且铜框架刀口恰好位于两个立柱上端的刀口正中间，在铜框架下端设置力敏传感器，力敏传感器通过连接装置与铁块相连，铁块下方设置电磁铁装置，在铜框架上端设置平台一；力敏传感器通过接口与力敏传感器测量控制器相连，力敏传感器用来测量铜框架所受拉力大小，也就是矩形截面金属梁中点处所受拉力大小，并可通过力敏传感器测量显示屏显示出来；电磁铁装置用来通过磁力作用于铁块给矩形截面金属梁施加拉力，然后释放，从而使铜框架、铁块、平台一在矩形截面金属梁作用下做简谐振动，并可通过电磁铁装置工作电流调节旋钮调节拉力大小；在基座上设置一支架，在支架上端设置平台二，光杠杆放在平台二上，二前足在平台二的横槽内，后足放在平台一上；在标尺底座上设置标尺，标尺上设置激光器，激光器可沿标尺移动以改变位置，激光器通过接口与激光器控制器相连，通过工作电流调节旋钮可以调节激光器的工作电流；标尺内部设置标尺照明器，标尺照明器与标尺照明器控制器相连，通过亮度调节旋钮可以调节亮度；在标尺上靠近激光器的正上方设置一光电传感器，光电传感器可沿标尺移动以改变位置，光电传感器通过接口与智能光电计时器相连，通过智能光电计时器显示屏、智能光电计时器启停按键及智能光电计时器功能切换按键，可以测量矩形截面金属梁与铜框架、铁块、平台一构成的金属梁弹簧振子做简谐振动的周期。