拉伸法测金属杨氏模量实验的智能化设计

战丽波

（滨州医学院，山东 烟台 264003）

拉伸法测金属杨氏模量实验的智能化设计

战丽波

（滨州医学院，山东 烟台 264003）

针对医学院学生的特点，对传统的杨氏模量测量仪进行智能化的设计改进。该智能化设计能够有效解决传统的杨氏模量测定实验存在的调试难点，满足医学院学生的学习需求。

杨氏模量；光杠杆；智能化设计

杨氏模量反映了材料的弹性性质，表示材料变形的难易程度，弹性模量越大物体越不容易变形［1］。拉伸法测定金属杨氏模量实验是《医用物理学实验》中的一个经典的验证性实验［2］。在进行医学物理学的实验教学当中，我发现了学生在真正动手使用仪器测定金属丝杨氏模量的实验过程中存在的一些实际的操作问题。

而实际上对于理工科的学生而言，如何利用光杠杆找到标尺的像也是个调试难点。医学生在进行这项实验时更关注的是杨氏模量与医学的相关性，因此，针对医学生的特点，对实验器材进行了智能化的设计改进，提高了实验的可操作性和数据的精确性［4-5］。

1 光杠杆放大原理

光杠杆放大原理图［1］见图1，根据图中的几何关系可知

图1 光杠杆放大原理图

式中b是光杠杆前后足之间的距离，D是光杠杆镜面与直尺之间的距离［3］。

由于ΔL≪b，α很小，有tanα≈α，tan2α≈2α。所以

由式（1）、式（2）消去α，得:

式中d为金属丝的直径，F是一个砝码对应的拉力。

2 智能化实验设计及优点

2.1 智能化实验设计

针对以上出现的问题，我对普通的杨氏模量测量仪进行了智能化的设计。……