金屬線脹系數(shù)的測量

1、 目錄 實驗?zāi)康?實驗儀器 實驗原理 實驗內(nèi)容 原理圖 注意事項 數(shù)據(jù)處理與記錄實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膶嶒瀮x器實驗儀器 控溫式固體線脹系數(shù)測定儀實驗儀器實驗儀器 光杠桿 尺讀望遠(yuǎn)鏡實驗儀器實驗儀器 待測金屬棒 米尺實驗儀器實驗儀器 溫度計 秒表 游標(biāo)卡尺實驗原理實驗原理 金屬桿的長度一般是溫度的函數(shù)，在常溫下，固體的長度L與溫度t有如下關(guān)系： （10-1） 式中 為固體在t0時的長度； 稱為線脹系數(shù)。其數(shù)值與材料性質(zhì)有關(guān)，單位為1。要測量線脹系數(shù)，需測量不同溫度下金屬桿的長度。 01LLt0L 設(shè)物體在t1時的長度為L，溫度升到t2時增加了L。根據(jù)（10-1）式可以寫出 （10-2） （10-3）

2、從（10-2）、（10-3）式中消去L0后，再經(jīng)簡單運算得 （10-4）01LLt 021LLLt 112)(LtttLL 由于，故（10-4）可以近似寫成 （10-5） 顯然，固體線脹系數(shù)的物理意義是當(dāng)溫度變化1時，固體長度的相對變化值。在（5）式中，L、t1、t2都比較容易測量，但很小，一般長度儀器不易測準(zhǔn)，本實驗中用光杠桿和望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺組來對其進(jìn)行測量。 )(12ttLL光杠桿測量物體微小伸長量原理圖光杠桿測量物體微小伸長量原理圖 原理圖實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 1、在室溫下，用米尺測量待測金屬棒的長度L三次，取平均值。然后將其插入儀器的大圓柱形筒中。注意，棒的下端點要和基座緊密接觸。 2、插入溫

3、度計，小心輕放，以免損壞。 3、將光杠桿放置到儀器平臺上，其后腳尖踏到金屬棒頂端，前兩腳尖踏入凹槽內(nèi)。平面鏡要調(diào)到鉛直方向。望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺組要置于光杠桿前約1米距離處，標(biāo)尺調(diào)到垂直方向。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的目鏡，使標(biāo)尺的像最清晰并且與十字橫線間無視差。記下標(biāo)尺的讀數(shù)d1。 4、記下初溫t1后，給儀器通電加熱，間隔10記錄一次溫度以及望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺的相應(yīng)讀數(shù)。 5、停止加熱。測出距離D。取下光杠桿放在白紙上輕輕壓出三個足尖痕跡，用鉛筆通過前兩足跡聯(lián)成一直線，再由后足跡引到此直線的垂線，用標(biāo)尺測出垂線的距離h。 6、用逐差法或線性擬合法計算出金屬桿溫度每升高一攝氏度時金屬桿的伸長量，代入（19-5）計算金屬桿的線脹系數(shù)，并計算出不確定度。注意事項注意事項 1、實驗系統(tǒng)調(diào)好后，一旦開始測量，在實驗過程中絕對不能對系統(tǒng)的任一部分進(jìn)行任何調(diào)整。否則，所有數(shù)據(jù)將重新再測. 2、注意保護(hù)平面鏡和望遠(yuǎn)鏡，不能用手觸摸鏡面. 3、粗調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺裝置,使之與光杠桿等高,可采取估望遠(yuǎn)鏡鏡身描準(zhǔn)的方法,再調(diào)節(jié)光杠桿鏡面垂直,使望遠(yuǎn)鏡鏡身和標(biāo)尺在平面鏡子中的虛像在一條直線上. 實驗數(shù)據(jù)記錄實驗數(shù)據(jù)記錄 1、數(shù)據(jù)測量記錄： 單位：mm 光杠桿平面鏡到尺子的距離D= 95 cm 光杠桿前后足尖的垂直距離= 770 mm 2、金屬桿伸長記錄溫度 50