金屬線脹系數(shù)的測(cè)定-2.ppt

實(shí)驗(yàn)十 金屬線脹系數(shù)的測(cè)定,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用光杠桿法測(cè)量金屬棒的線脹系數(shù)。,GXZ型金屬系數(shù)測(cè)定儀,加熱裝置,光杠桿,直標(biāo)尺,望遠(yuǎn)鏡,溫度計(jì),光杠桿 蒸汽發(fā)生器 尺度望遠(yuǎn)鏡,螺旋測(cè)微裝置,光杠桿原理,T:望遠(yuǎn)鏡；M:光杠桿(反光鏡)；P:標(biāo)尺；C:有孔圓柱體；m,c:金屬桿受熱膨脹后的光杠桿和圓柱體 ；a:光杠桿長(zhǎng)度；D:光杠桿距標(biāo)尺距離.,實(shí)驗(yàn)原理,固體的長(zhǎng)度通常隨著溫度的升高而增加，其長(zhǎng)度和溫度之間的關(guān)系為,常溫下,光杠桿法測(cè)量微小長(zhǎng)度變化法 實(shí)驗(yàn)時(shí)將待測(cè)金屬棒直立在金屬線脹系數(shù)測(cè)定儀的金屬筒 中，將光杠桿的后足尖置于金屬棒的上端，二前足置于固定臺(tái) 上。 設(shè)在溫度 時(shí)，通過望遠(yuǎn)鏡和光杠桿平面鏡，看見直尺 上的刻度a1剛好在望遠(yuǎn)鏡中叉絲橫線(或交點(diǎn))處，當(dāng)溫度升高 至 時(shí)，直尺上刻度a2移至叉絲橫線上，根據(jù)光杠桿原理可得,式中d為光杠桿后足尖到二前足尖連線的垂直距離，D為光杠桿鏡面到直尺的距離。將式(13-5)代入式(13-4)中，則,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,光杠桿法 1.用米尺測(cè)量出金屬棒長(zhǎng)度后，將其插入線脹系 數(shù)測(cè)定儀的金屬筒內(nèi)，棒的下端要和基座緊密接觸， 上端露出筒外。 2.安裝溫度計(jì)。 3.將光杠桿放在儀器的平臺(tái)上，后足尖放在金屬 棒的頂端，保持光杠桿的鏡面鉛直。在光杠桿前 處放置望遠(yuǎn)鏡及直尺，同樣保持直尺在鉛直方向。調(diào) 節(jié)望遠(yuǎn)鏡看到直尺的像，要仔細(xì)調(diào)節(jié)以消除叉絲與直 尺像之間的視差。 讀出望遠(yuǎn)鏡叉絲橫線或交點(diǎn)在直尺上的位置a1。,4.記下初始溫度t1，給蒸汽鍋爐加熱。蒸汽進(jìn)入金 屬筒后，隨著金屬筒內(nèi)溫度的升高，金屬棒將迅速伸 長(zhǎng)，待溫度計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定幾分鐘后，從望遠(yuǎn)鏡中讀出 叉絲橫線所對(duì)應(yīng)的刻度值a2，并記下此刻的溫度t2。 5.停止加熱，測(cè)出直尺到光杠桿鏡面的距離D，取 下光杠桿及溫度計(jì)。 6.將光杠桿在白紙上輕輕壓出三個(gè)足尖痕跡，用 游標(biāo)卡尺測(cè)出后足尖到二前足尖連線的垂直距離d。 7.取出金屬棒，用冷水冷卻金屬筒之后安裝另一 根金屬棒重復(fù)以上的測(cè)量。 8.按式(13-6)求出二金屬的線脹系數(shù)，并求出測(cè)量 結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度。,二、螺旋測(cè)微法,1.用米尺測(cè)量出金屬棒長(zhǎng)度后，將其插入線脹系數(shù)測(cè)定儀的金屬筒內(nèi)，金屬棒的一端要和基座的左端固定端緊密接觸，右端露出筒外。 2.安裝溫度計(jì)(插溫度計(jì)時(shí)，要先測(cè)量溫度計(jì)插口到金屬棒的距離，避免溫度計(jì)的液泡碰觸到金屬棒，同時(shí)要小心，防止損壞溫度計(jì))。 3. 記下初始溫度。 4. 順時(shí)針調(diào)整螺旋測(cè)微裝置中的螺桿，使螺桿尖剛好接觸待測(cè)金屬棒的右端面，讀出此時(shí)的數(shù)值，然后將螺桿逆時(shí)針旋出一定長(zhǎng)度。 5. 給蒸汽鍋爐加熱。蒸汽進(jìn)入金屬筒后，隨著金屬筒內(nèi)溫度的升高，金屬棒將迅速伸長(zhǎng)，待溫度計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定幾分鐘后，再次順時(shí)針調(diào)整螺旋測(cè)微裝置中的螺桿，使螺桿尖剛好接觸待測(cè)金屬棒的右端面，讀出此時(shí)的數(shù)值，并記下此刻的溫度。 6. 停止加熱，取出金屬棒，用冷水冷卻金屬筒之后安裝另一根金屬棒重復(fù)以上的測(cè)量。 8.按式(13-4)求出線脹系數(shù)，并求出測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度。數(shù)據(jù)記錄在表13-2中。,課后思考,試分析兩根材料相同,粗細(xì)、長(zhǎng)度不同的金屬棒,在同樣的溫度變化范圍內(nèi),它們的線膨脹系數(shù)是否相同?膨脹量是否相同,