实验11动态法测量固体材料的杨氏模量 【教学目的】 1.理解动态法测量杨氏模量的基本原理。 2.掌握动态法测量杨氏模量的基本方法,学会用动态法测量杨氏模量。 3.了解压电陶瓷换能器的功能,熟悉信号源和示波器的使用 4.培养综合运用知识和使用常用实验仪器的能力 教学要求】 1.了解测量杨氏模量的主要方法,理解动态法测量杨氏模量的基本原理。 掌握动态法测量杨氏模量的基本方法,学会用动态法测量杨氏模量 3.了解压电换能器的功能,学习信号源和数字存储示波器的使用 4.理解共振频率的基本概念,掌握利用示波器观测共振频率的基本方法 5.了解基频共振的基本概念,学会判断基频共振的基本方法。 6.理解外延法测量物理量的基本思想,掌握外延法测量基频共振频率的基本原理和实现方法。 7.学会直接测量量和间接测量量不确定度的估算,完整表示实验结果。 【实验设计思想与实现方法】 1.杨氏模量 杨氏模量的定义与物理意义,测量杨氏模量的理论硏究和工程应用意义,测量杨氏模量的基本 方法一一静态法和动态法。 静态法的基本原理,拉伸法测量钢材的杨氏模量,压缩法测量金属材料的杨氏模量。静态法的 优缺点,为什么要用动态法? 2.动态法的基本思想 动态法一一动—一振动,振动规律,数学语言描述,四阶偏微分方程,求解出杨氏模量与样品 参数和振动频率的关系,对圆棒试样,直径与长度满足d<L时E=1.6067-f2,测量杨氏模量, 需要测量直径d、长度L、质量m和振动频率等4个物理量 直径d、长度L、质量m的测量,分别提供了直尺、游标卡尺、千分尺和电子天平。实验的关键 是测量振动频率。即如何使样品振动,怎样检测振动状态是基频振动,测出基频共振频率。 动态法的实现 功率函数信号发生器作为激励振动的电源,采用压电换能器实现试样的振动和振动状态的接收, 通过数字存储示波器观测共振状态,鉴定基频共振,测量共振频率。 4.实验装置与使用 【课堂讨论问题】 1.掌握杨氏模量的基本概念,了解测量杨氏模量的主要方法。1 实验 11 动态法测量固体材料的杨氏模量 【教学目的】 1．理解动态法测量杨氏模量的基本原理。 2．掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会用动态法测量杨氏模量。 3．了解压电陶瓷换能器的功能，熟悉信号源和示波器的使用。 4．培养综合运用知识和使用常用实验仪器的能力。 【教学要求】 1．了解测量杨氏模量的主要方法，理解动态法测量杨氏模量的基本原理。 2．掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会用动态法测量杨氏模量。 3．了解压电换能器的功能，学习信号源和数字存储示波器的使用。 4．理解共振频率的基本概念，掌握利用示波器观测共振频率的基本方法。 5．了解基频共振的基本概念，学会判断基频共振的基本方法。 6．理解外延法测量物理量的基本思想，掌握外延法测量基频共振频率的基本原理和实现方法。 7．学会直接测量量和间接测量量不确定度的估算，完整表示实验结果。 【实验设计思想与实现方法】 1．杨氏模量 杨氏模量的定义与物理意义，测量杨氏模量的理论研究和工程应用意义，测量杨氏模量的基本 方法――静态法和动态法。 静态法的基本原理，拉伸法测量钢材的杨氏模量，压缩法测量金属材料的杨氏模量。静态法的 优缺点，为什么要用动态法？ 2．动态法的基本思想 动态法――动――振动，振动规律，数学语言描述，四阶偏微分方程，求解出杨氏模量与样品 参数和振动频率的关系，对圆棒试样，直径与长度满足d<<L时 2 4 3 1.6067 f d L m E = ，测量杨氏模量， 需要测量直径d、长度L、质量m和振动频率f等4个物理量。 直径d、长度L、质量m的测量，分别提供了直尺、游标卡尺、千分尺和电子天平。实验的关键 是测量振动频率。即如何使样品振动，怎样检测振动状态是基频振动，测出基频共振频率。 3．动态法的实现 功率函数信号发生器作为激励振动的电源，采用压电换能器实现试样的振动和振动状态的接收， 通过数字存储示波器观测共振状态，鉴定基频共振，测量共振频率。 4．实验装置与使用 【课堂讨论问题】 1．掌握杨氏模量的基本概念，了解测量杨氏模量的主要方法