实验14  动态悬挂法测定杨氏模量

1 实验仪器

YM-2型动态杨氏模量测试台、YM-2型信号发生器、示波器（ST16B）、电子天平、游标卡尺、螺旋测微计、试样铜棒和不锈钢棒各一根。

2 教学内容及教学要求

2.1教学内容

2.1.1熟悉实验仪器

2.1.2实验数据测量

     根据书上棒的振动方程推导得出：

    （式中，E表示棒的杨氏模量；l表示棒的长度；m表示棒的质量；d表示棒的直径；f表示棒的共振频率。）

所以，本实验主要是测量样品的四个物理量，分别是样品的长度l，样品的质量m,样品的直径d，样品的共振频率f。

2.1.2—（1）铜棒实验数据测量

1）用游标卡尺测量铜棒的长度1次。

2）用电子天平测量铜棒的直径1次

a.打开电子天平开关（位于面板下方右侧）；

b.注意看屏幕显示初始值是否为零，如果不为零，需按下“ZERO”按钮使初始值归零；还需注意看初始值单位是否为“g”，如果单位不是“g：，需按下“UNIT”按钮使得初始值单位为“g”。

调整完：

c.将铜棒放置于天平测量台，待显示数值稳定后即为铜棒的质量。

3）测量铜棒的直径

a.先旋动螺旋测微计棘轮，直到棘轮发出声响，表示测量面已经接触，读出螺旋测微计的零点读数d0；

b.旋开测量端面，将铜棒轻轻放置于测量端面之间，再轻轻转动棘轮，直至棘轮发出声响，表示测量端面与铜棒已经接触到，读出铜棒的直径测量值d测；

c.选取铜棒的不同位置，重复动作“b.”，再次测量出铜棒的直径测量值d测，总共铜棒的直径重复测量8次。

4）测量铜棒的共振频率值f共

a.将铜棒悬挂于两根细线之间，尽量做到悬挂完铜棒不激烈摇荡；

b.打开YM-2型信号发生器跟ST16B示波器的电源开关；

c.将YM-2型信号发生器的“幅度值”调为“4V”，由于铜棒的共振频率范围位于“600～800Hz”之间，所以发生器的频率范围键选择“500～1000Hz”按钮；

d.一开始先把示波器的“VOLTS/DIV”旋钮旋转到最右边，也就是选择到“10mv”的档位，然后调节发生器的“频率调节”旋钮，改变输出频率值，随着输出频率值越来越接近铜棒的共振频率，铜棒慢慢发生共振，对应的实验现象为示波器的屏幕渐渐有正弦波出现；

e.随着输出频率越来越接近铜棒的共振频率，屏幕观察到正弦波振幅越来越大，当观察到的正弦波振幅值最大时，对应信号发生器的输入频率值即为测得的铜棒共振频率。（注意：如果操作过程中，观察到的正弦波振幅大小超出屏幕，需调节“VOLTS/DIV”旋钮，使屏幕可完整显示出波形振幅大小，实验方可继续进行。）

2.1.2—（2）不锈钢棒实验数据测量

做法与铜棒的操作方法一样，其中不锈钢棒共振频率的范围为“1000～1200Hz”

2.2教学要求

1）用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量。

2）独立掌握和操作示波器的使用方法。

3 重点及难点

用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量及共振频率的调节。

4 注意事项

1）遵守电子天平的使用规则。

2）螺旋测微计使用时先要进行校准。

3）调节试样棒频率时，在共振点附近应配合微调旋钮。

附：实验报告的书写纲要

实验目的

实验原理及实验方法

原理（理论依据）

方法

内容（实验的主要步骤以及涉及到的仪器，注意事项等。）

实验数据及处理

实验数据表（要用三线式表格）

实验数据处理（要求：公式、代入数据、结果及单位；同时注意有效数字的保留和有适当的文字说明。）

实验结果

写出规范的测量结果表达式，保证有效数字正确，并有适当的文字进行说明。

讨论

数据记录表（仅供参考）