固體熱膨脹系數(shù)的測量網(wǎng)絡資料整理版包含實驗數(shù)據(jù)_圖文

1、基礎物理實驗報告學院： 專業(yè)： 年 月 日實驗名稱固體熱膨脹系數(shù)的測量姓 名年級/班級學 號一、實驗目的 四、實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)二、實驗原理 五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）三、實驗設備及工具 六、實驗結(jié)果分析（實驗現(xiàn)象分析、實驗中存在問題的討論）一、實驗目的1、測定銅棒的線膨脹系數(shù)2、學會用光杠桿法測量微小長度的變化。二、實驗原理1 材料的熱膨脹系數(shù)各種材料熱脹冷縮的強弱是不同的，為了定量區(qū)分它們，人們找到了表征這種熱脹冷縮特性的物理量，線脹系數(shù)和體脹系數(shù)。線膨脹是材料在受熱膨脹時，在一維方向上的伸長。在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長度都會增加，設物體原長為L,由初溫t1加熱至

2、末溫t2,物體伸長了L，則有上式表明，物體受熱后其伸長量與溫度的增加量成正比，和原長也成正比。比例系數(shù)al稱為固體的線脹系數(shù)。體膨脹是材料在受熱時體積的增加，即材料在三維方向上的增加。體膨脹系數(shù)定義為在壓力不變的條件下，溫度升高1K所引起的物體體積的相對變化，用av表示。即2 線脹系數(shù)的測量線膨脹系數(shù)是選用材料時的一項重要指標。實驗表明，不同材料的線脹系數(shù)是不同的，塑料的線脹系數(shù)最大，其次是金屬。殷鋼、熔凝石英的線脹系數(shù)很小，由于這一特性，殷鋼、石英多被用在精密測量儀器中。表1.2.1-1給出了幾種材料的線脹系數(shù)。人們在實驗中發(fā)現(xiàn)，同一材料在不同的溫度區(qū)域，其線脹系數(shù)是不同的，例如某些合金，在

3、金相組織發(fā)生變化的溫度附近，會出現(xiàn)線脹系數(shù)的突變。但在溫度變化不大的范圍內(nèi)，線脹系數(shù)仍然是一個常量。因此，線脹系數(shù)的測量是人們了解材料特性的一種重要手段。在設計任何要經(jīng)受溫度變化的工程結(jié)構(gòu)（如橋梁、鐵路等）時，必須采取措施防止熱脹冷縮的影響。例如，在長的蒸氣管道上，可以插入一些可伸縮的接頭或插入一段U型管；在橋梁中，可將橋的一端固牢在橋墩上，把另一端放在滾軸上；在鐵路上，兩根鋼軌接頭處要留有間隙等。在式（1）中，L是一個微小的變化量，以金屬為例，若原長=300mm，溫度變化t2-t1=100，金屬的線脹系數(shù)al約為10-50C-1，估計L0.30mm。這樣微小的長度變化，普通米尺、游標卡尺的精

4、度是不夠的，可采用千分尺、讀數(shù)顯微鏡、光杠桿放大法、光學干涉法等。考慮到測量方便和測量精度，我們采用光杠桿法測量光杠桿系統(tǒng)是由平面鏡及底座，望遠鏡和米尺組成的。光杠桿放大原理如圖1.2.1-1所示。當金屬桿伸長時，從望遠鏡中可讀出待測桿伸長前后叉絲所對標尺的讀數(shù)b1、b2，這時有將式（3）代入式（2），則有三、實驗設備及工具銅棒，光杠桿、溫度計，線脹系  數(shù)測定儀  電源開關、調(diào)節(jié)溫度、指示燈 尺讀望遠鏡   標尺、調(diào)焦望  視度圈、調(diào)焦手   輪遠鏡 &

5、#160; 光杠桿 銅棒、溫度計 米尺四、實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)（1） 儀器調(diào)節(jié)：實驗裝置圖如圖1.2.1-2所示。實驗時，將待測金屬棒直立在線脹系數(shù)測定儀的金屬圓筒中，棒的下端要和基座緊密相連，上端露出筒外，裝好溫度計，將光杠桿的后足尖置于金屬棒的上端，二前足尖置于固定臺上。在光杠桿前1m左右放置望遠鏡及直尺。調(diào)節(jié)望遠鏡，直到看清楚平面鏡中直尺的像，反復調(diào)節(jié)，使標尺成像清晰，且叉絲也清晰，并使像與叉絲之間無視差，即眼睛上下移動時，標尺與叉絲沒有相對移動。（2） 讀出叉絲橫線在直尺上的讀數(shù)b1，記錄初溫t1，蒸氣進入金屬筒后，金屬棒迅速伸長，待溫度計的讀數(shù)穩(wěn)定幾分鐘后

6、，讀出望遠鏡叉絲橫線所對直尺的數(shù)值b2，并記下t2。（3） 如果線脹儀采用電加熱，測量可從室溫開始，每間隔10計一次t和b的值，直到t達100。然后逐漸降溫，重復測以上數(shù)據(jù)。（4） 測量直尺到平面鏡間距離D，將光杠桿在白紙上輕輕壓出三個足尖印痕，用游標卡尺測量其后足尖到兩前足尖連線的距離l。（5） 以t為橫坐標,b為縱坐標作出b-t關系曲線,求直線斜率k,并由此計算al。（6） 用最小二乘法求直線斜率k,并計算al的標準誤差。溫度1020304050607080N/CM0.210.360.741.101.481.882.232.61銅棒原長：L=57.00cm D=188.51cm b=6.20cm五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）b/2DL=0.0002885a=0.0495*0.0002885=1.4×10-5六、實驗結(jié)果分析（實驗現(xiàn)象分析、實驗中存在問題的討論）