北京结合大学根底部物理实验室北京结合大学根底部物理实验室 实验目的实验目的实验原理实验原理数据处置数据处置实验仪器实验仪器实验内容实验内容思索问题思索问题 实验目的实验目的 n用钢尺、游标卡尺、千分尺〔螺旋测微计〕、读数显微镜丈量长用钢尺、游标卡尺、千分尺〔螺旋测微计〕、读数显微镜丈量长度的方法；度的方法；n 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丈量铸铁的杨氏模量；用定标后的霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量；n用逐差法处置数据用逐差法处置数据n 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 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 设设设设一根梁一根梁一根梁一根梁长长长长度度度度L L，厚度，厚度，厚度，厚度h h，，，，宽宽宽宽度度度度a a，两端自在置于一，两端自在置于一，两端自在置于一，两端自在置于一对对对对平行刀口上，中平行刀口上，中平行刀口上，中平行刀口上，中间悬间悬间悬间悬挂挂挂挂质质质质量量量量为为为为mm的砝的砝的砝的砝码码码码，在，在，在，在弹弹弹弹性限制内，性限制内，性限制内，性限制内，如不如不如不如不计计计计梁本身分量，梁本身分量，梁本身分量，梁本身分量，设设设设挂挂挂挂码处码处码处码处下降下降下降下降ΔzΔz，那么当，那么当，那么当，那么当ΔzΔz远远远远远远远远小小小小于于于于L L时时时时，梁的，梁的，梁的，梁的杨杨杨杨氏模量氏模量氏模量氏模量 二、用霍耳位置传感器丈量杨氏模量二、用霍耳位置传感器丈量杨氏模量 1. 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 C称做霍称做霍称做霍称做霍尔尔位置位置位置位置传传感器的灵敏度感器的灵敏度感器的灵敏度感器的灵敏度 2.用定标后的霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量用定标后的霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量 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用霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量用霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量. 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１１. 用螺旋测微计丈量黄铜各处的厚度用螺旋测微计丈量黄铜各处的厚度h ，要测，要测5次取平均值；次取平均值；2.用游标卡尺丈量黄铜各处测宽度用游标卡尺丈量黄铜各处测宽度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间隔用米尺测二刀刃间的间隔L , 仅测仅测1次次 ；；4. 将待测梁套上金属框〔框边横线为观测形变的参照，务必将待测梁套上金属框〔框边横线为观测形变的参照，务必朝向察看者〕，放在两支座上端的刀口上。
朝向察看者〕，放在两支座上端的刀口上5. 调理读数丈量显微镜的上下和左右位置，使镜筒轴线正对金调理读数丈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理显微镜目镜，使之看清楚镜筒内的十字属框上的横线调理显微镜目镜，使之看清楚镜筒内的十字线前后挪动显微镜，直到从镜中看明晰横线的边缘，再进线前后挪动显微镜，直到从镜中看明晰横线的边缘，再进展微调，使显微镜的十字线与横线的某一边缘重合无视差展微调，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；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； 6. 在砝码盘上依次加一块砝码，共加在砝码盘上依次加一块砝码，共加8次，每次加砝码重为次，每次加砝码重为10克，反复上述调理，并记录克，反复上述调理，并记录Z值7. 按相反的次序，依次减一块砝码，共减按相反的次序，依次减一块砝码，共减8次，反复上述调理，次，反复上述调理，并记录并记录Z值；值；8. 计算黄铜的杨氏模量；计算黄铜的杨氏模量； Δm〔g〕=mi+4-mi40404040 Δm=40gΔZ〔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ΔZ数据数据处处置置 丈量结果：丈量结果： 二、用霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量二、用霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量１１. 仪器调整；仪器调整；(1) 霍耳元件的霍耳元件的调调整：按照整：按照仪仪器器图连线图连线，开机，开机预热预热10分分钟钟。
调调整磁整磁铁铁的高度，使得霍耳元件的高度，使得霍耳元件处处在最小磁在最小磁场场位置，用位置，用调调零零电电位器作位器作细细微微调调理，使理，使电压电压表指示表指示为为零2) 读读数数显显微微镜镜的的调调整：整：调调目目镜镜焦距使得十字叉焦距使得十字叉丝丝、、标标尺明尺明晰；然后挪晰；然后挪动读动读数数显显微微镜镜前后前后间间隔，使能明晰看到金属框隔，使能明晰看到金属框上的基上的基线线转动读转动读数数显显微微镜镜的鼓的鼓轮轮，使金属框上的基，使金属框上的基线线与与读读数数显显微微镜镜内十字刻度内十字刻度线线吻合，吻合，记记下初始下初始读读数数值值 2. 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，用目镜标尺读出横梁弯曲位移量砝码，用目镜标尺读出横梁弯曲位移量Zi ，， 同时记录霍耳电压的值同时记录霍耳电压的值Ui 砝码质量 1020304050607080 (2) 用逐差法求用逐差法求ΔU、、 ΔZ并并计计算霍算霍尔尔片的灵敏度片的灵敏度〔 〔霍耳位置霍耳位置 传传感器的定感器的定标标〕 〕Δm〔g〕=mi+4-mi40404040 Δm=40gΔU〔mV〕=Ui+4-UiΔZ〔mm〕=Zi+4-Zi霍霍尔尔片的灵敏度片的灵敏度 3.用定标后的霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量。
用定标后的霍耳位置传感器丈量铸铁的杨氏模量1020304050607080(1) 逐次添加砝码逐次添加砝码 ，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：40404040 丈量结果：丈量结果：4. 用螺旋测微计丈量铸铁各处的厚度用螺旋测微计丈量铸铁各处的厚度h ，要测，要测5次取平均值；次取平均值；5. 用游标卡尺丈量铸铁各处测宽度用游标卡尺丈量铸铁各处测宽度a, 要测要测5次取平均值次取平均值计计算：算：三、误差分析三、误差分析四、结论四、结论 u 千分尺零点读数千分尺零点读数u 丈量时要稳定，不要晃动丈量时要稳定，不要晃动u 运用之前仪器要调零运用之前仪器要调零。