基本信息
- 项目名称：
- 用双臂电桥测钢丝杨氏模量设计实验
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本实验主要是运用双臂电桥测微小电阻的原理，通过测量钢丝在受力以后，钢丝长度微小变化时电阻的变化量，推导出一个新的测量钢丝杨氏模量的计算公式，从而替代原来的“光杠杆镜尺法”，更加方便快捷、准确的间接测出钢丝杨氏弹性模量，提供了一种新的测杨氏弹性模量方法。本实验用于钢丝杨氏弹性模量测量，其结果和实际值能很好的相符合；本方法对于在其他物理实验的物理量实际测量中，具有一定推广应用价值和实际意义。
- 详细介绍：
- 本作品主要运用双臂电桥和“四端电阻”原理，测量钢丝的杨氏模量；设计了一种更加方便、准确地测量钢丝杨氏模量的全新方法；该方法可以完全替代原来的“光杠杆镜尺法”测量杨氏模量。 主要仪器：杨氏模量仪，钢丝（做成“四端电阻”形式），砝码，双臂电桥，导线等；省去了原来用的光杠杆、望远镜、标尺等。 主要理论根据：运用双臂电桥测微小电阻变化的原理，通过测量（四端电阻形式的）钢丝在受力后，其长度变化时的电阻变化量等，从而推导出间接测量钢丝杨氏弹性模量的理论公式。 本作品具有一定的科学性、先进性和独特之处：（1）作品在原理应用和实验方法等方面，具有科学性；推导出了一个全新的测量钢丝的杨氏模量的理论公式。（2）特别是，在设计运用双桥测微小电阻原理，把待测钢丝制作成“四端电阻”形式；并通过测量钢丝受力其长度变化时的电阻变化量，更加方便快捷、准确地测量出钢丝的杨氏模量等方面，具有独特之处。（3）本设计提供了一种全新的测量钢丝杨氏模量的方法；可以完全替代“光杠杆镜尺法”；目前在国内大学物理实验课中尚没有发现类似的物理实验。（4）测量结果和实际值能很好的相符合。 该作品的理论推导公式和实验方法，可以用在很多物理实验和工程实践中一些类似的物理量的测量，具有较广泛的推广运用价值和现实意义。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 1.主要目的：设计用双臂电桥和“四端电阻”测量钢丝的杨氏模量，推导出一种全新的测量杨氏模量的理论公式，展示并提供一种可以完全替代“光杠杆镜尺法”测量杨氏模量的全新方法，使得测量更加方便快捷、准确。 2.基本思路：主要是运用双臂电桥测微小电阻变化的原理，通过测量钢丝在受力后，其长度变化时电阻的变化量，从而间接的测出钢丝杨氏弹性模量。
科学性、先进性及独特之处
- 1、作品在设计原理应用和实验方法上具有科学性。 2、特别是在运用双臂电桥测量微小电阻原理，把待测钢丝制作成“四端电阻”形式，并通过测量钢丝杨氏模量长度微小变化时电阻的变化量，从而可以替代“光杠杆镜尺法”间接测出钢丝的杨氏模量等方面，具有先进性和独特之处。 3、本设计为大家提供了一种全新的测量钢丝杨氏模量的方法，在国内一般大学物理实验课程中尚没有发现类似的物理实验。
应用价值和现实意义
- 实际应用价值明显，具有现实意义： 把双臂电桥和“四端电阻”的原理，应用于实际测量钢丝的杨氏模量；测量结果和实际值能很好地相符合；并且推导出了一个全新的测量钢丝的杨氏模量的理论公式；对于某些物理实验和工程实际中的一些的物理量测量，具有较广泛的推广应用价值和现实意义。
学术论文摘要
- 本设计实验主要是运用双臂电桥测微小电阻的原理，通过测量钢丝在受力以后，钢丝长度微小变化时电阻的变化量，推导出一个全新的测量杨氏模量的理论公式；从而可以替代原来的“光杠杆镜尺法”， 更加方便快捷、准确的间接测量出钢丝杨氏弹性模量；本设计提供了一种全新的测杨氏弹性模量方法；经过实际测量钢丝杨氏弹性模量，其结果和实际值能很好地相符合。实际设计实验中，在把钢丝制作成“四端电阻”时的绝缘问题有一定技术难度。该作品的理论推导公式和实验方法，对于物理实验中和实际工程实践中类似的一些物理量的实际测量，具有较广泛的推广应用价值和现实意义。
获奖情况
- 1.本作品于2010年11月曾荣获江苏省高校第七届大学生物理及实验科技作品创新竞赛“中天科技”杯一等奖。（发奖单位：江苏省物理学会） 2. 本作品在2010年河北工业大学大学生自主学习与创新训练实践暨竞赛活动中获一等奖。
鉴定结果
- 该作品完全是由申报者自行设计完成的，其实验结果与实际能值很好的相符合。 申报情况真实可靠。
参考文献
- 参考文献： [1] 马文蔚、解希顺、周雨青主编，物理学第五版，高等教育出版社，2006 [2] 魏怀鹏，展永，大学物理实验，天津大学出版社，2005 [3] 魏怀鹏，计算机故障检测维修及物理应用技术，天津科学技术出版社，2004
同类课题研究水平概述
- 作品的意义：该作品具有很好的实际意义和价值，对于进行工程教育、创新教育，培养学生的动手能力、实践能力，提高学生的创新素质具有实际意义和价值。目前在国内大学物理实验课中尚没有发现类似的物理实验。 技术水平、适用范围：该作品在理论及推导和实验方法上有一定的创新性和独特之处，且使用方便、成本低，在物理实验和实际工程实践中的物理量测量有一定的应用和推广价值。
