专利名称：一种实验教学用杨氏模量测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验教学使用的杨氏模量测量仪器，主要应用于高等院校理工科专业的大学物理实验教学，属于实验教学仪器领域。
背景技术：
杨氏模量即固体材料的杨氏弹性模量，是材料力学里面描述固体材料弹性形变能力的一个重要物理量。杨氏模量的测量是高等院校理工科大学物理实验教学中必做的实验项目之一，目前用于物理实验教学中测量杨氏模量的方法主要是光杠杆法。光杠杆法测量杨氏模量的装置主要由光杠杆系统、支架、金属丝固件、砝码、螺旋测微器、游标卡尺、米尺等构成。利用光杠杆法测量杨氏模量虽然有比较高的精度，但是在实验过程中，砝码盘处于悬空状态，学生在往砝码盘上加载或者减载砝码过程中，容易带动砝码盘使其发生晃动，使 得反射镜的后支架位置发生变动，而学生往往又不会等到装置完全静止之后再读数，由此引入了新的测量误差；并且因为砝码盘一直是悬空的，砝码很容易在学生操作过程中脱落而砸伤学生，从而为教学带来很大的安全隐患。
发明内容本实用新型提供了一种实验教学用杨氏模量测量仪，该测量仪能减小由于砝码盘的悬空晃动而引入的新的测量误差，并且能消除由于砝码盘的悬空晃动使砝码在操作过程中容易脱落而带来的安全问题。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种实验教学用杨氏模量测量仪，包括支撑架、光杠杆系统、固定平台3、砝码盘4、砝码6、底座7，还包括上卡头I和下卡头2 ;所述上卡头I是用来固定被测材料10的上端部的，该上卡头固于支撑架顶部，所述下卡头2是用来固定被测材料10的下端部的，该下卡头可以在固定平台中间的孔中自由的上下滑动，所述固定平台3固定在支撑架上；其特征在于，该测量仪还包括轻质弹簧5、弹簧钩9和弹簧扣8，所述的弹簧钩9固定在砝码盘4的底部，用来勾住轻质弹簧5的顶端，所述的弹簧扣8固定在底座7上表面，用来固定轻质弹簧5的下端。使用该仪器测量杨氏模量时，被测材料所受的拉伸力不再只是砝码的重力了，还应包括轻质弹簧的弹力K* (Δ X)，K是该轻质弹簧的弹性系数，Δ X被测材料的形变长度。同现有技术相比，本实用新型具有如下优点由于在砝码盘的底部和底座之间固定了轻质弹簧，使得砝码盘相对稳定，大大的减少了学生在加载或减载砝码时带来的砝码盘在水平方向的晃动，也就减少了由此而引入新的测量误差；并且由于轻质弹簧的牵制作用，砝码盘不再剧烈晃动，操作过程中砝码也就不那么容易脱落下来，也就不容易砸伤学生。作为该技术方案的进一步改进，弹簧扣8可以设置在弹簧钩9在底座7上表面的铅直投影位置，即弹簧扣和弹簧钩在竖直方向的位置是相对应。并且，轻质弹簧5、弹簧钩9和弹簧扣8均为三个，该三个弹簧钩在砝码盘4的底部以正三角形的位置分布，而该三个弹簧扣在底座7的上表面也是以正三角形的位置分布的，且与所述的三个弹簧钩所构成的正三角形相对应。弹簧扣和弹簧钩采用这样的位置分布，使得由其固定的三根弹簧呈正三棱柱形状，利用三角形不易变形的特性，能更好的固定砝码盘，使其在水平方向上稳定不晃动。采用该结构时，测量中，该轻质弹簧的弹力3K* (ΔΧ)
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的说明。附图是本实用新型的结构原理示意图；图中I是上卡头,2是下卡头,3是固定平台,4是破码盘,5是轻质弹簧,6是破码，7是底座，8是弹簧扣，9是弹簧钩，10是被测材料。
具体实施方式
如附图所示，一种实验教学用杨氏模量测量仪，它包括支撑架、光杠杆系统、固定平台3、砝码盘4、砝码6、底座7，还包括上卡头I和下卡头2 ;所述上卡头I是用来固定被测材料10的上端部的，该上卡头固于支撑架顶部，所述下卡头2是用来固定被测材料10的下端部的，该下卡头可以在固定平台中间的孔中自由的上下滑动，所述固定平台3固定在支撑架上。学生做实验时，被测材料10—般是钢丝。光杠杆系统就是常规的用光杠杆杆法测杨氏模量实验的光杠杆系统，由望远镜、标尺、平面反射镜组成。在该测量仪的砝码盘4和底座7之间设置了三根轻质弹簧5，该三根轻质弹簧的上端由砝码盘底部的三个弹簧钩9勾住，其下端由底座上表面的三个弹簧扣8固定，弹簧扣处在弹簧钩在底座上表面的铅直投影位置，该三个弹簧钩在砝码盘的底部以正三角形的位置分布，而该三个弹簧扣在底的上表面也是以正三角形的位置分布的，且与所述的三个弹簧钩所构成的正三角形相对应。弹簧扣和弹簧钩采用这样的位置分布，使得由其固定的三根弹簧呈正三棱柱形状，利用三角形不易变形的特性，能更好的固定砝码盘使其稳定不晃动。
权利要求1.一种实验教学用杨氏模量测量仪，包括支撑架、光杠杆系统、固定平台(3)、砝码盘(4)、砝码(6)、底座(7)，还包括上卡头(I)和下卡头(2);上卡头(I)是用来固定被测材料(10)的上端部的，该上卡头固定于支撑架顶部，下卡头(2)是用来固定被测材料(10)的下端部的，该下卡头可以在固定平台中间(3)的孔中自由的上下滑动，固定平台(3)固定在支撑架上；其特征在于，该测量仪还包括轻质弹簧(5)、弹簧钩(9)和弹簧扣(8)，所述的弹簧钩(9)固定在砝码盘(4)的底部，用来勾住轻质弹簧(5)的顶端，所述的弹簧扣(8)固定在底座(7)上表面，用来固定轻质弹簧(5)的下端。
2.如权利要求I所述的实验教学用杨氏模量测量仪，其特征在于所述的弹簧扣(8)处 在弹簧钩(9 )在底座(7 )上表面的铅直投影位置。
3.如权利要求2所述的实验教学用杨氏模量测量仪，其特征在于所述的轻质弹簧(5 )、弹簧钩(9 )和弹簧扣(8 )均为三个，且该三个弹簧钩在砝码盘(4)的底部以正三角形的 位置分布，而该三个弹簧扣在底座(7)的上表面也是以正三角形的位置分布的，且与所述的三个弹簧钩所构成的正三角形相对应。
专利摘要本实用新型公开了一种实验教学用杨氏模量测量仪。包括支撑架、光杠杆系统、固定平台3、砝码盘4、砝码6、底座7，上卡头1和下卡头2，该还包括轻质弹簧5、弹簧钩9和弹簧扣8，弹簧钩9固定在砝码盘4的底部，用来钩住轻质弹簧5的顶端，弹簧扣8固定在底座7上表面，用来固定轻质弹簧5的下端。由于在砝码盘的底部和底座之间固定了轻质弹簧，使得在实验操作过程中砝码盘稳定不晃动，大大减少了由此而引入新的测量误差，同时也消除了操作过程中由于砝码盘晃动砝码容易脱落而带来的安全隐患。
文档编号G09B23/10GK202736352SQ201220163400
公开日2013年2月13日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者田亚芳, 刘志强, 李讯鹏, 李方江, 吴加权, 马琨 申请人:昆明理工大学