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1、.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱: 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱: 金屬線脹系數(shù)的測(cè)定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)會(huì)用千分表法測(cè)量金屬桿長(zhǎng)度的微小變化2.測(cè)量金屬桿的線膨脹系數(shù)二、實(shí)驗(yàn)原理:一般固體的體積或長(zhǎng)度,隨溫度的升高而膨脹,這就是固體的熱膨脹。設(shè)物體的溫度改變t時(shí),其長(zhǎng)度改變量為L(zhǎng),如果t足夠小,則t與L成正比,并且也與物體原長(zhǎng)L成正比,因此有D L=aLt上式中比例系數(shù)a稱為固體的線膨脹系數(shù),其物理意義是溫度每升高1時(shí)物體的伸長(zhǎng)量與它在0時(shí)長(zhǎng)度之比。設(shè)在溫度為0時(shí),固體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0,當(dāng)溫度升高為t時(shí),其長(zhǎng)度為L(zhǎng)t,則有 (Lt-L0)/L0=at,即Lt=L0(1+at)。如果金屬桿在溫度為t1,t
2、2時(shí),其長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1,L2,則可寫出 L1=L0(1+at1)(3)L2=L0(1+at2) (4)將式(3)代入式(4),又因L1與L2非常接近,所以L2/L11,于是可得到如下結(jié)果:a=(L2-L1)/L1/(t2-t1),由上式,測(cè)得L1,L2,t1和t2,就可求得a值。三、實(shí)驗(yàn)儀器:加熱箱,恒溫控制儀,金屬線膨脹系數(shù)測(cè)量?jī)x。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟:1.接通電加熱器與溫控儀輸入輸出接口和溫度傳感器的航空插頭。2.設(shè)置好溫度控制器加熱溫度為80:金屬管加熱溫度設(shè)定值可根據(jù)金屬管所需要的實(shí)際溫度值設(shè)置。3.當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度為t1時(shí),讀出千分表數(shù)值L1,記入表2中。接著在溫度每隔5C時(shí),記錄對(duì)應(yīng)的
3、千分表讀數(shù)。4.依次記錄12組數(shù)據(jù)。5.用逐差法求出溫度每升高5金屬棒的平均伸長(zhǎng)量,由公式即可求出金屬棒線膨脹系數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理:1.逐差法:2.坐標(biāo)法:aL=k=斜率=0.0075所以a=0.0075/400=1.875*10-5(/)六、誤差分析:出現(xiàn)誤差的原因:1. 溫度的影響,每一種材料都有它的溫度膨脹系數(shù),溫差越大對(duì)它的影響也越大。2. 測(cè)量?jī)x器的不精密,讀數(shù)時(shí)未能迅速讀取。3. 碰撞造成了系統(tǒng)的不穩(wěn)定。4. 熱量在空氣中的流失。5. 儀器使用時(shí)間過長(zhǎng),傳感器不靈敏。七、思考題:1.線脹系數(shù)的意義是什么?答:線脹系數(shù)是固態(tài)物質(zhì)的溫度改變1c時(shí),其長(zhǎng)度的變化與它在0c時(shí)的長(zhǎng)度之比。2.如果溫度超過計(jì)劃記錄的讀數(shù),可是還沒來得及記錄,實(shí)驗(yàn)是否要繼續(xù)進(jìn)行下去?答:要繼續(xù)進(jìn)行下去。可以選取接近計(jì)劃記錄讀
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