固体热膨胀系数的测量实验报告高等教育实验设计_高等教育-实验设计.pdf

固体热膨胀系数的测量 班级：姓名：学号：实验日期：一、实验目的 测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。二、仪器及用具 热膨胀系数测定仪(尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计等)三、实验原理 1材料的热膨胀系数 线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为 L，由初温 t1 加热至末温 t2，物体伸长了 L,则有 12ttLL （1）（2）此式表明，物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比。比例系数称为固体的线胀系数。一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的 3 倍。2线胀系数的测量 在式（1）中L是个极小的量，这样微小的长度变化，普通米尺、游标卡尺的精度是不够的，可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。考虑到测量方便和测量精度，我们采用光杠杆法测量。光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和米尺组成的。光杠杆放大原理如下图所示：当金属杆伸长L时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为 b1、b2，这时有：12ttLL 带入（2）式得固体线膨胀系数为：四、实验步骤及操作 1.单击登陆进入实验大厅 2.选择热力学试验单击 3.双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面 4.在实验界面单击右键选择“开始实验”5.调节平面镜至竖直状态 6.进行望远镜调节，调节方位、聚焦、目镜是的标尺刻线清晰，调节中丝读数为,并打开望远镜视野 7.单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高 10 度时标尺读数直至温度升高到 90 度止 lLDbb212DlbbL212kDLlttDLbbl221212二仪器及用具热膨胀系数测定仪尺读望远镜米尺固体线膨胀系数测定仪铜棒光杠杆温度计等三实验原理材料的热膨胀系数线膨胀是材料在受热膨胀时在一维方向上的伸长在一定的温度范围内固体受热后其长度都会增加设物体原长为称为固体的线胀系数一般情况下固体的体胀系数为其线胀系数的倍线胀系数的测量在式中是个极小的量这样微小的长度变化普通米尺游标卡尺的精度是不够的可采用千分尺读数显微镜光杠杆放大法光学干涉法等考虑到测量方和测量杆伸长时从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为这时有带入式得固体线膨胀系数为四实验步骤及操作单击登陆进入实验大厅选择热力学试验单击双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面在实验界面单击右键选择开始实验调节平面镜至 8.单击卷尺，分别测量 l、D，二仪器及用具热膨胀系数测定仪尺读望远镜米尺固体线膨胀系数测定仪铜棒光杠杆温度计等三实验原理材料的热膨胀系数线膨胀是材料在受热膨胀时在一维方向上的伸长在一定的温度范围内固体受热后其长度都会增加设物体原长为称为固体的线胀系数一般情况下固体的体胀系数为其线胀系数的倍线胀系数的测量在式中是个极小的量这样微小的长度变化普通米尺游标卡尺的精度是不够的可采用千分尺读数显微镜光杠杆放大法光学干涉法等考虑到测量方和测量杆伸长时从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为这时有带入式得固体线膨胀系数为四实验步骤及操作单击登陆进入实验大厅选择热力学试验单击双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面在实验界面单击右键选择开始实验调节平面镜至 9以 t 为横轴，b 为纵轴作 b-t 关系曲线，求直线斜率。二仪器及用具热膨胀系数测定仪尺读望远镜米尺固体线膨胀系数测定仪铜棒光杠杆温度计等三实验原理材料的热膨胀系数线膨胀是材料在受热膨胀时在一维方向上的伸长在一定的温度范围内固体受热后其长度都会增加设物体原长为称为固体的线胀系数一般情况下固体的体胀系数为其线胀系数的倍线胀系数的测量在式中是个极小的量这样微小的长度变化普通米尺游标卡尺的精度是不够的可采用千分尺读数显微镜光杠杆放大法光学干涉法等考虑到测量方和测量杆伸长时从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为这时有带入式得固体线膨胀系数为四实验步骤及操作单击登陆进入实验大厅选择热力学试验单击双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面在实验界面单击右键选择开始实验调节平面镜至 10.代入公式计算线膨胀系数值。由图得 k=五、实验数据记录与处理 六、思考题 1对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数为什么 答：不是。因为同一材料在不同的温度区域，其线性系数是不同的，有实验结果的事实 可证明。2你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗 答：目前想不到更好地方法。3.引起测量误差的主要因素是什么 答：仪器的精准度，操作过程中的不可避免性的失误，温度变化的控制，铜棒受热不均匀等。二仪器及用具热膨胀系数测定仪尺读望远镜米尺固体线膨胀系数测定仪铜棒光杠杆温度计等三实验原理材料的热膨胀系数线膨胀是材料在受热膨胀时在一维方向上的伸长在一定的温度范围内固体受热后其长度都会增加设物体原长为称为固体的线胀系数一般情况下固体的体胀系数为其线胀系数的倍线胀系数的测量在式中是个极小的量这样微小的长度变化普通米尺游标卡尺的精度是不够的可采用千分尺读数显微镜光杠杆放大法光学干涉法等考虑到测量方和测量杆伸长时从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为这时有带入式得固体线膨胀系数为四实验步骤及操作单击登陆进入实验大厅选择热力学试验单击双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面在实验界面单击右键选择开始实验调节平面镜至