金属线胀系数的测定--南昌大学-物理实验(共7页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上南昌大学物理实验报告 课程名称： 大学物理实验 实验名称： 金属线胀系数的测定 学院： 理学院 专业班级： 应用物理学152班 学生姓名： 学号： 实验地点： B102 座位号： 26 实验时间： 第八周星期四上午10点开始 一、 实验目的：1、 学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。2、 测量金属杆的线膨胀系数。二、 实验仪器：加热箱和恒温控制仪。1、 加热箱的结构和使用要求：1) 结构如图1。2) 使用要求a) 被测物体约为8mm400mm；b) 整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；c) 千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好的接触

2、（读数在0.20.3mm处较为适宜，然后再转动表壳校零）；d) 被测物体与千分表探头需保持在同一直线。2、 恒温控制仪使用说明面板操作简图，如图2所示。图21) 当电源接通时，面板上数字显示为FdHc，然后即刻自动转向A.表示当时传感器温度，即t1. 再自动转为b=.=表示等待设定温度。2) 按升温键，数字即由零逐渐增大至实验者所选的设定值，最高可选80。3) 如果数字显示值高于实验者所设定的温度值，可按降温键，直至达到设定值。4) 当数字达到设定值时，即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频闪与加热速率成正比。5) 确定键的另一用途是可作选择键，可选择观察当时的温度值和先前设定

3、值。6) 如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。三、 实验原理：一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。绝大多数固定材料，其长度是随温度的升高而增加的，这一现象称为线膨胀。设物体的温度改变t时其长度改变量为L，如果t足够小，则t与L成正比，并且也与物体原长L成正比，因此有L=Lt上式中比例系数称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高1时物体的伸长量与它在0时长度之比。设在温度为0时，固体的长度为L0,当温度升高t时，其长度为Lt，则有(Lt-L0)/ L0=t即Lt= L0（1+t）如果金属杆在温度为t1，t2时，其长度分别为L1，L2，则可得出L1= L0（1+t

4、）L2= L0（1+t）又因为L1与L2非常接近，所以L1/L21，于是可得到如下结果：=(L2-L1)L1(t2-t1)所以，测得L1，L2，t1和t2，就可求得值四、 实验内容和步骤：1. 接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。2. 使金属杆一端与隔热顶尖紧密接触。3. 调节千分表带绝热头的测量杆，使其刚好与金属杆的自由端接触。4. 接通恒温控制仪的电源，设定需要加热的值为65，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。注视恒温控制仪，每隔5读一次读数，同时读出千分表的示数，将相应的读数t1，t2tn，n1，n2nn记在表格里。5. 显然，金属杆各时刻

5、上升的温度是t2-t1，t3-t2，tn-tn-1，相应的伸长量是n2-n1，n3-n2，nn-nn-1，则nn-n1=L1（tn-t1）即=(n2-n1)L1(t2-t1)=nL1t由此可知，线膨胀系数是以nn-n1为纵坐标、以tn-t1为横坐标的实验曲线的斜率。把各测量值填入下表，作nn-n1与tn-t1的曲线，先算出L1，再求出。另外还可根据上式来计算出。因为长度的测量是连续进行的，故用逐差法对n进行处理。五、实验数据与处理：1. 实验数据记录：编号12345678tn/25.027.530.032.535.037.540.042.545.0(tn-t1)/02.55.07.510.01

6、2.515.017.520.0nn/mm0.00050.00490.01060.01900.02780.03490.04740.06360.0805(nn-n1)/mm00.00440.01010.01850.02730.03440.04690.06310.0800n0.00570.00740.00880.00710.01250.1620.0169次数91011121314tn/47.550.052.555.057.560.062.565.0(tn-t1)/22.525.027.530.032.535.037.540.0nn/mm0.09800.11400.12830.14340.15880.

7、17290.17720.1914(nn-n1)/mm0.09750.11350.12780.14290.15830.17240.17670.1909n0.01750.01600.01430.01510.01540.01412. 图像法：以nn-n1为纵坐标、以tn-t1为横坐标作图：因为R2=0.9841，故数据的正相关性很高。可得L1=0.005，又因L1=400mm，=0.005L1=0.=1.2510-5-13. 逐差法：n=0. mmnA=(n-n)2n-1=0.0016 mm， nB=0.001 mmun=nA2+nB21.8910-4 mm同理t=17.5, t=2.5, tA=0 ，tB=0.2ut=tA2+tB2=0.2 =nL1t=0.2.5=六、误差分析：七、思考题：1、如果温度已上升超过你计划记录的一两个读数，可你还没来得及记录时，实验是否可以继续进行下去？为什么？2、如果因故实验需要重做，然而接近室温时温度下降得非常缓慢，有无必要用冷水把仪器冷却至室温后再做？3、与用蒸汽加热、仪器竖直放置、只测始末两个数据比较优缺点。八、附上原始数据：专心-专注-专业