顯示微小形變的實驗裝置實驗

A. 通過平面鏡觀察桌面的微小形變屬於什麼實驗方法

根據光反射時，反射角等於入射角，光依次被這兩個平面鏡反射，最後射到刻度尺L上形成一個回光點P，如圖：答

B. 如圖所示是為顯示桌面微小形變的實驗裝置，M、N分別為兩面平面鏡，P為光屏，向下壓桌面的作用力為F，則（

根據光來反射時，反射角等於入射自角，光依次被這兩個平面鏡反射，最後射到刻度尺L上形成一個光點P，如圖：

若在兩鏡之間桌面用力F下壓，M、N將向中間傾斜，則M、N的位置升高，光束的位置相對降低，由光的反射定律可知，光點會在刻度尺上從P點移動到P'點，則P'的位置比P低．
故選：B．

C. 把微小變化放大以利於觀察，這是物理學中一種重要的方法．如圖是一種顯示微小形變的裝置．在桌子上放兩個

低
你可以自己根據光的反射定律作圖；
注意：中間往下壓的時候，M、N會向中間傾斜。

D. 把微小放大以利於觀察，這是物理學中一種重要的方法．如圖是一種顯示微小形變的裝置，A為激光筆，B、C是

B鏡子上放重物M後，鏡子受到彈力作用而向下凹，平面鏡B上的入射專角變大，根據鏡面反射的特點屬知反射的光線偏向右方，即光斑向D點的右側移動．
探究聲音由振動產生的實驗中，將發聲的音叉靠近乒乓球，通過乒乓球被彈開說明音叉在振動．採用的是「微小量放大法」．
故答案為：變大；右；探究聲音是由振動產生的實驗．

E. 為了顯示物體的微小形變，有下列演示實驗，其中用到的主要思想方法是（）A．控制變數的思想B．放大的

桌面的受力微小形變藉助於光的反射來放大；玻璃瓶的受力微小形變藉助於液體體積變化；各個實驗均體現出放大的思想方法．
故選：B．

F. 物理中一個顯示微小形變的裝置的原理

中間加壓後，桌面可看做是兩個斜面，設與水平面夾角為a 。由於鏡子始終與桌面垂直，鏡子M偏轉a,於是入射角與反射角都變化了a。到第二面鏡子，光線已比原來向下了2a。同理光線從第二面鏡子出來，已偏差了4a，放大了4倍。

G. 用手按壓桌面，桌面要發生形變，但我們用肉眼很難觀察到。如何設計實驗來驗證形變

設計實驗進行檢驗：（採用的是放大法）

用手輕按壓桌面時，由於堅硬物體的微小彈性形變不容易觀察到，因此，可以用顯示微小形變的裝置，將微小形變「放大」到可以直接觀察出來，如下圖。

在一張桌子上放兩個平面鏡M和N，讓一束光線依次被這兩面鏡子反射，最後射到一個刻度尺上，形成一個光點，只要用力按壓桌面，鏡子就要向箭頭所指的方向傾斜。由於兩面鏡子之間的距離較大，光點就會在刻度尺上有明顯的移動，而把桌面的形變顯示出來。

附圖如下：

希望幫助到你，若有疑問，可以追問~~~

祝你學習進步，更上一層樓！(*^__^*)

H. 圖a．b是力學中的兩個實驗裝置．（1）圖a是用來顯示______，圖b是用來測量______ （2）由圖可知，兩個實

I. 把微小放大有利於觀察如圖是一種顯示微小形變的裝置平面鏡b上的入射角變小光

平面鏡B放重物M後，鏡子受到彈力作用而向下凹，平面鏡B上的入射角變大，根據鏡面反射的特點知反射的光線偏向右方，即光斑向D點的右側移動．
故選D．

J. 求一份<<電阻應變式感測器測微小形變>>的實驗預習報告!實驗報告也行

【實驗簡介】

電學測量方法具有靈敏度高，響應速度快，便於自動控制與處理等特點。電學測量方法一般直接測量的是電學量，如電阻、電動勢、電流、電容、電感等，因此，要用電學測量方法去測非電學量，就必須將非電學量轉換成電學量，其轉換器件稱為感測器。本實驗用電阻應變片作為感測器，將微小的形變轉換成電阻的變化來測量懸臂梁的主應變。通過本實驗了解電阻應變片（感測器）的結構及工作原理，掌握電橋測電阻的方法，理解靈敏度對測量的影響，用電橋測量應變片電阻的微小變化，進而測定懸臂梁的應變。

【預習與操作要點】

1．電橋測電阻原理

電橋分直流電橋和交流電橋兩大類。本實驗所用的自搭式單臂電橋亦即惠斯通電橋，主要用於測量1～106W范圍內的中值電阻。和伏安法比較，由於其不用電表，避免了電表內阻以及精度不夠高等因素造成的誤差，因此成為准確測量電阻的常用方法之一。

惠斯通電橋由電源、橋臂、橋路三部分組成，其原理如4-20-1所示，未知電阻Rx與另外三個已知電阻R1、R2、R3構成了電橋的四個橋臂，電橋的一個對角線AC上接直流電源E，而另一對角線BD即橋路接靈敏電流計G。改變R1、R2、R3的阻值，可以改變B、D兩點之間的電位差，當R1、R2、R3的阻值被調節成某一組合時，可以使B、D之間的電位差為零，此時電流計的指針就准確地指在零位，電橋處於平衡狀態此時有

即有

將兩式相比，得到

即

上式稱為電橋平衡條件。

由電橋平衡條件可得

綜上所述，利用電橋測量電阻的過程，就是調節R1、R2、R3使電橋達到平衡條件的過程，而平衡與否由電流計來判斷。一旦電橋平衡，就可以根據（3-9-3）式，求出待測電阻Rx。

在直流電橋中，R3是標准電阻箱，此臂稱為比較臂，而電阻R1、R2的比值可按10的整數次方變化，通常稱為電橋的比率。

在用電橋測電阻時，電橋系統的靈敏程度反映了測量的精確程度，對於等臂電橋，常用絕對電橋靈敏度，其定義為

（mm/歐姆）

它表示電橋平衡後，DRx所引起的Dd越大，電橋靈敏度S越高，所得平衡點越精確，測量誤差越小。電橋靈敏度不僅與靈敏電流計有關，還與所加電壓及各橋臂電阻值的大小和配置有關，靈敏電流計的靈敏度越高，電源電壓越大，電橋的靈敏度越高。

2．測量應變

將電阻應變片粘貼在試件的表面，應變片內電阻絲的兩端接入測量電路（電橋）。隨著試件受力變形，應變片的電阻絲也獲得相應的形變使電阻值發生變化。由應變片的工作原理可知，當應變沿應變片的主軸方向時，應變片的電阻變化率和試件（本實驗為懸臂梁）的主應變成正比，即

式中K為應變片的靈敏系數（此值由應變片廠家給出）；R是未加力時應變片阻值的初始值；DR是加力變形後應變片的電阻變化。所以只要測出應變片阻值的相對變化，便可得出被測試件的應變。本實驗用平衡電橋測量應變片電阻的相對變化。實驗裝置及測量線路如圖4-20-2和圖4-20-3所示，

將被測試件一端夾持在穩固的基座上，其主體懸空，構成一懸臂梁。在懸臂梁固定端A處貼一應變片，在懸臂梁變形端B處貼一同型號同規格的應變片，在C端掛一砝碼托盤以備載入。將A處的應變片作為溫度補償片R1，B處的應變片Rx作為感測器測量應變，用多體電阻箱R2、Ra和微調電阻箱Rb以及R1、Rx組成一電橋，作為微小形變測量電路。當C處載入時，懸臂梁將向下彎曲，B處產生變形，貼在B處的應變片亦發生變形，其電阻值發生變化，此電阻值的變化可通過電橋測量出來，從而測定懸臂梁B處的形變。

3．實驗方法

（1）選擇合適的電橋靈敏度

通常，在具體的電橋線路中，為保證測量有足夠的靈敏度，往往根據比較臂電阻的最小單位步進值來選擇合適的電橋靈敏度。所謂合適的電橋靈敏度就是當電橋平衡後，將比較臂電阻改變最小單位步進值時，電流計指針有明顯的「動靜」。這里所謂「動靜」，是指電流計指針偏轉小於等於1/2mm，即半格。

通過對電橋靈敏度測量的實驗結果表明：當電橋平衡時，若某一橋臂電阻改變了DR，則電橋不再平衡，橋路上有電流通過，電流計偏轉了Dd mm。當Dd<10mm時，DR與Dd成線性關系；當Dd>10mm時，DR與Dd不成線性關系。由於電橋靈敏度是在電橋平衡點附近定義的，當用實驗的方法通過改變比較臂電阻使電流計偏轉小於10mm來測量電橋靈敏度，可以認為是在平衡點附近測量的。考慮到若Dd取值太小，導致讀數誤差加大，在具體測量時，通常選取DR使Dd =5mm較為合適。

（2）測量溫度補償片的電阻值

在圖4-20-3的測量線路中，用多體電阻箱R3替代應變片Rx，並取R3=Ra+Rb=120W（應變片初值），改變滑線變阻器阻值或電源電壓，使電橋工作電流不超過40mA，選擇合適的電橋靈敏度。調節R2使電橋平衡。此時R2的示值即為溫度補償片的阻值。

（3）測量應變

保持R2不變，去掉電阻箱R3，接入應變片Rx。選擇合適的電橋靈敏度，調Ra和Rb使電橋平衡，Ra+Rb的值即為應變片的初始值。然後加一個砝碼，由於應變導致應變片阻值變化，電橋失去平衡。調Rb使電橋重新平衡，記下此時的Ra+Rb值，依次將5個砝碼加完，此即上行（加砝碼）測量。然後取下一個砝碼，調電橋平衡，記下相應的Ra+Rb的讀數，依次將5個砝碼取完，此即下行（減砝碼）測量。將上行測量所得數據與同數量砝碼時的下行測量數據平均，得到六個數據R0、R1、R2、R3、R4、R5，將以上數據用逐差法處理，即可求出載入1牛頓力時應變片的阻值變化量DR，然後利用相應公式求出應變。

【實驗儀器】

電阻箱三個，微調電阻箱，復射式靈敏電流計，毫安表，滑線變阻器，直流電源，開關，保護電阻開關，阻尼電鍵，相同質量的砝碼五個，水平懸臂梁，應變片，溫度補償片。

【分析思考】

1.為什麼在本實驗的測量線路中要用溫度補償片？能否用普通電阻代替？在圖4-20-3中，將補償片與電阻箱R2互換，能否測量？

2.假設電路中任一條導線斷路，試分析調節電橋平衡時，可能出現的現象。

3.設計用非平衡電橋測量微小形變的方法。