大学物理实验教案实验名称：动态悬挂法测定杨氏模量1实验目的1）用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量；2）培养学生综合应用物理仪器的能力；3）进一步熟悉示波器的使用。2实验仪器YM-2型动态杨氏模量测试台1台、YM-2型信号发生器1台、示波器S16B、天平1台、游标尺和螺旋测微计各一只、试样铜棒和不锈钢棒各一根。3实验原理3．1实验原理杨氏模量是工业材料的一个重要参数，它标志着材料抵抗弹性形变多的能力。本实验将一根截面均匀的试样棒悬挂在两只传感器（一只振荡，一只拾振）下面，在两端自由的条件下，使做自由振动。根据棒的振动方程42420ySyxEJt求解该方程，对圆棒得3241.6067lmEfd（1）式中l为棒的长度，d为棒的直径，m为棒的质量，f为固有频率。用悬挂法测量杨氏模量时，共振频率和固有频率相比只偏低0.005%。在本实验中测得的是共振频率，由于两者相差极小，故（1）式中的固有频率f在数值上可以用试样的共振频率代替。3．2实验方法由（1）式，样品的尺寸可以用卡尺和千分尺测量，质量的测量可以用天平。固有频率f的测量采用动态悬挂法进行。由信号发生器输出的正弦波电压，加在传感器（激荡）上，通过传感器（激荡）把电信号转变成为机械振动，再由悬线把机械振动传给试样，使试样受迫做振动，试样另一端的悬线把试样的振动传给传感器（拾荡），这时机械振动又转变成电信号。该信号经放大器后送到示波器中显示。当信号发生器的频率不等于试样的共振频率时，试样不发生共振，示波器上几乎没有信号或信号波形或波形很小。当信号发生器的频率等于试样的共振频率时，试样发生共振。这时示波器上的波形突然增大，读出的频率就是试样在常温下的共振频率。4教学内容（1）实验装置熟悉及安装（2）实验数据测量1）分别用卡尺、千分尺、天平测定试样（铜棒、不锈钢棒）的长度l、直径d、质量m，其中直径d应在不同位置多次测量取其平均值。2）检查换能器工作状态。接通信号发生器后换能器（激荡）应有轻微鸣声，用手触摸两换能器挂钩应有杂波出现。3）将试样铜棒（或不锈刚棒）对称悬挂在纱线上。4）用专用导线连接各仪器，打开信号发生器和示波器电源开关。5）调节示波器处于可观察状态。6）调节信号发生器使输出电压为4V，调节发生器的频率使试样棒共振，调节应缓慢进行。在共振点附近应配合微调旋钮。（铜棒的共振频率在600-800Hz之间，不锈钢棒的共振频率在900-1200之间）5实验教学组织及教学要求（1）教学组织1）检查学生的预习实验报告，同时给学生5-10分钟时间熟悉仪器，对本实验有一定的感性认识。2）讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生的预习情况，加深学生对实验原理的理解。3）随时注意学生的实验操作过程，及时指导解决学生实验中出现的突发情况。4）检查每个学生的实验数据，记录实验情况。（2）教学要求1）用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量。2）熟悉示波器的使用。6实验教学重点及难点1）重点：用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量。2）难点：共振频率的调节。7实验中容易出现的问题8实验参考数据（1）数据记录表1样品的参量值试样)(mml)(gm)(Hzf铜棒154.8436.450789.5不锈钢棒155.3634.5501108.1表2样品的直径测量序号铜棒不锈钢棒15.9305.99625.9316.00435.9305.99845.9315.99455.9346.00165.9335.999（2）数据处理1)铜棒：l：mmuuB012.0302.0，000078.084.154012.0luEm：guuB0029.03005.0，000080.0450.360029.0muEf：HzuuB29.035.0，00037.05.78929.0fuEd：mmd932.5，mmSudA00067.0，mmuMB0023.03004.03，mmu0024.0E：2433332435.78910932.510450.361084.1546067.16067.1fdmlE211100944.1mN2222243fdmlEEEEEE222200037.0200040.04000080.00078.030018.02111110002.0100018.00944.1mNEEuE综上，铜棒的杨氏模量计算的最终结果为21110002.0094.1mNuEEE%18.0EE2)不锈钢棒：l：mmuuB012.0302.0，000077.036.155012.0luEm：guuB0029.03005.0，000084.0550.340029.0muEf：HzuuB29.035.0，00026.01.110829.0fuEd：mmd999.5，mmSudA0015.0，mmuMB0023.03004.03，mmu0027.0E：2433332431.110810999.510550.341036.1556067.16067.1fdmlE211109742.1mN222224...
