固體線脹系數(shù)的測(cè)定ppt課件

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)吉林建筑工程學(xué)院城建學(xué)院吉林建筑工程學(xué)院城建學(xué)院 各種資料的熱脹冷縮的強(qiáng)弱是不同的，為了定各種資料的熱脹冷縮的強(qiáng)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性的物理量線脹系數(shù)和體脹系數(shù)。線脹系數(shù)和體脹系數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】 熱脹冷縮熱脹冷縮 工程構(gòu)造的設(shè)計(jì)工程構(gòu)造的設(shè)計(jì) 運(yùn)用運(yùn)用 機(jī)械和儀器的制造機(jī)械和儀器的制造 資料的加工資料的加工緣由緣由 物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)加劇或減弱物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)加劇或減弱【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?測(cè)定金屬的線脹系數(shù)，并學(xué)習(xí)一測(cè)定金屬的線脹系數(shù)，并學(xué)習(xí)一種丈量微小長(zhǎng)度的方法

2、。種丈量微小長(zhǎng)度的方法。 【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)原理】 1資料的線脹系數(shù)資料的線脹系數(shù) 資料的線膨脹是資料受熱膨脹時(shí)，在資料的線膨脹是資料受熱膨脹時(shí)，在一維方向上的伸長(zhǎng)。一維方向上的伸長(zhǎng)。 在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長(zhǎng)度在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長(zhǎng)度會(huì)添加，設(shè)物體原長(zhǎng)為會(huì)添加，設(shè)物體原長(zhǎng)為 L，由初溫，由初溫 t1 加熱加熱至末溫至末溫 t2，物體伸長(zhǎng)為，物體伸長(zhǎng)為 物體受熱后，其伸長(zhǎng)量與溫度的添加量成正物體受熱后，其伸長(zhǎng)量與溫度的添加量成正比，和原長(zhǎng)也成正比。比例系數(shù)稱為固體的比，和原長(zhǎng)也成正比。比例系數(shù)稱為固體的線脹系數(shù)。線脹系數(shù)。 )(12ttLLl)(12ttLLl 2線脹

3、系數(shù)的丈量線脹系數(shù)的丈量 線脹系數(shù)是選材的一項(xiàng)重要目的，不同資料的線脹系線脹系數(shù)是選材的一項(xiàng)重要目的，不同資料的線脹系數(shù)是不同的，塑料的線脹系數(shù)最大，其次是金屬、殷鋼，數(shù)是不同的，塑料的線脹系數(shù)最大，其次是金屬、殷鋼，石英的線脹系數(shù)很小，因此，殷鋼、石英多被用在精細(xì)丈石英的線脹系數(shù)很小，因此，殷鋼、石英多被用在精細(xì)丈量?jī)x器中。量?jī)x器中。 下表給出了幾種資料的線脹系數(shù)。下表給出了幾種資料的線脹系數(shù)。鋼鋼鐵鐵鋁鋁玻璃玻璃 陶瓷陶瓷 殷鋼殷鋼 石英石英10-510-510-510-610-610-610-710/Cl L是一個(gè)微小變化量。以金屬為例，假設(shè)原是一個(gè)微小變化量。以金屬為例，假設(shè)原長(zhǎng)為長(zhǎng)為

4、 300mm，溫度變化，溫度變化100，金屬的線脹系數(shù)，金屬的線脹系數(shù) 約為約為10-5-1，可以估計(jì)出，可以估計(jì)出L 0.30mm。 思索到丈量方便和丈量精度，本實(shí)驗(yàn)采用光杠桿思索到丈量方便和丈量精度，本實(shí)驗(yàn)采用光杠桿法丈量。法丈量。 光杠桿系統(tǒng)是由平面鏡及底座，望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺光杠桿系統(tǒng)是由平面鏡及底座，望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺組成的。組成的。 l)(12ttLLl 3由上圖可知由上圖可知lLDbb122DbblL2)(12【實(shí)驗(yàn)儀器】【實(shí)驗(yàn)儀器】 線脹系數(shù)測(cè)定儀、光杠桿、望遠(yuǎn)鏡和線脹系數(shù)測(cè)定儀、光杠桿、望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺、數(shù)字溫度計(jì)、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、標(biāo)尺、數(shù)字溫度計(jì)、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、待測(cè)銅管。待測(cè)銅管。)

5、(2)(12121ttLDlbb)(12ttLLln【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】n 1用鋼卷尺丈量一次待測(cè)銅管用鋼卷尺丈量一次待測(cè)銅管的原長(zhǎng)的原長(zhǎng)L后，將其放入線脹系數(shù)測(cè)定儀后，將其放入線脹系數(shù)測(cè)定儀的加熱金屬圓筒中；的加熱金屬圓筒中； 2調(diào)理光杠桿的前后足尖的長(zhǎng)度調(diào)理光杠桿的前后足尖的長(zhǎng)度l，將光，將光杠桿的后足尖置于待測(cè)銅管的上端，二前杠桿的后足尖置于待測(cè)銅管的上端，二前足尖置于固定臺(tái)上的溝槽中，鏡面豎直放足尖置于固定臺(tái)上的溝槽中，鏡面豎直放置。置。 3在光杠桿前在光杠桿前11.2m處放置望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺處放置望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺架，調(diào)理望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺架處于程度且與平架，調(diào)理望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺架處于程

6、度且與平面鏡等高。面鏡等高。 4調(diào)理望調(diào)理望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺架的位尺架的位置和望遠(yuǎn)置和望遠(yuǎn)鏡的仰角，鏡的仰角，沿望遠(yuǎn)鏡沿望遠(yuǎn)鏡軸線方向軸線方向借助望借助望遠(yuǎn)鏡上的遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星能準(zhǔn)星能經(jīng)過(guò)鏡面經(jīng)過(guò)鏡面看到標(biāo)尺看到標(biāo)尺實(shí)踐是實(shí)踐是看到標(biāo)尺看到標(biāo)尺在鏡后的在鏡后的成像。成像。 5調(diào)理目鏡，看清十字叉絲，調(diào)理調(diào)焦手輪，看調(diào)理目鏡，看清十字叉絲，調(diào)理調(diào)焦手輪，看清標(biāo)尺的像，并使像與十字叉絲之間無(wú)視差，即清標(biāo)尺的像，并使像與十字叉絲之間無(wú)視差，即眼睛上下挪動(dòng)時(shí)，標(biāo)尺與叉絲沒(méi)有相對(duì)挪動(dòng)。眼睛上下挪動(dòng)時(shí)，標(biāo)尺與叉絲沒(méi)有相對(duì)挪動(dòng)。 6當(dāng)金屬筒被加熱后，待測(cè)銅管逐漸伸長(zhǎng)，每間當(dāng)金屬筒被加熱后，待測(cè)銅管逐漸伸長(zhǎng)，

7、每間隔隔10記錄一次望遠(yuǎn)鏡叉絲橫線所對(duì)標(biāo)尺的數(shù)值，記錄一次望遠(yuǎn)鏡叉絲橫線所對(duì)標(biāo)尺的數(shù)值，丈量丈量6到到7個(gè)點(diǎn)。個(gè)點(diǎn)。1234567t/b/mm 7以以t為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，bmm為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出在坐標(biāo)紙上作出t-b關(guān)系曲線，求直線斜率關(guān)系曲線，求直線斜率k。 )/()(1212ttbbk 8用米尺丈量一次標(biāo)尺到平面鏡間的間隔D。D 9將光杠桿在白紙上悄然壓出三個(gè)足尖印痕，用游標(biāo)卡尺丈量一次其后足尖到兩前足尖連線的間隔l。 l 10計(jì)算銅管的線脹系數(shù)LDlkl222BAU222)()()(lUDULUUUlDLlrlrlUUl)(計(jì)算值mmUUinstBDL5 . 0mmUin

8、stl02. 0【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】)()()()(10CUmmUlmmUDmmULlllDL計(jì)算值測(cè)量值測(cè)量值測(cè)量值n【實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求】【實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求】n 1實(shí)驗(yàn)稱號(hào)實(shí)驗(yàn)稱號(hào)n 2實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器n 3實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膎 4實(shí)驗(yàn)原理及所采用的實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)原理及所采用的實(shí)驗(yàn)方法n 5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容n 6原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)n 7數(shù)據(jù)處置數(shù)據(jù)處置n【本卷須知】【本卷須知】n1.在丈量過(guò)程中不能碰動(dòng)線脹系數(shù)測(cè)定儀，在丈量過(guò)程中不能碰動(dòng)線脹系數(shù)測(cè)定儀，光杠桿及望遠(yuǎn)鏡的整個(gè)系統(tǒng)翻開(kāi)加熱光杠桿及望遠(yuǎn)鏡的整個(gè)系統(tǒng)翻開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)時(shí)一定要輕，稍有碰動(dòng)實(shí)驗(yàn)得從開(kāi)關(guān)時(shí)一定要輕，稍有碰動(dòng)實(shí)驗(yàn)得從頭做起；頭做起；n

9、2. 制止用手摸反射鏡、望遠(yuǎn)鏡的目鏡及制止用手摸反射鏡、望遠(yuǎn)鏡的目鏡及物鏡鏡面，實(shí)驗(yàn)終了后要用鏡套把鏡面物鏡鏡面，實(shí)驗(yàn)終了后要用鏡套把鏡面套好；套好；n3. 用望遠(yuǎn)鏡讀出叉絲橫線在標(biāo)尺上的讀用望遠(yuǎn)鏡讀出叉絲橫線在標(biāo)尺上的讀數(shù)數(shù)b時(shí)，不要壓桌面；時(shí)，不要壓桌面； n n4.該實(shí)驗(yàn)在丈量讀數(shù)時(shí)是在溫度延續(xù)變化該實(shí)驗(yàn)在丈量讀數(shù)時(shí)是在溫度延續(xù)變化時(shí)進(jìn)展，因此讀數(shù)時(shí)要快而準(zhǔn)。時(shí)進(jìn)展，因此讀數(shù)時(shí)要快而準(zhǔn)。n n5. 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量減少走動(dòng)和震動(dòng)，堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量減少走動(dòng)和震動(dòng)，堅(jiān)持安靜，以免影響丈量的準(zhǔn)確性。安靜，以免影響丈量的準(zhǔn)確性。n【教學(xué)要求】【教學(xué)要求】n 1丈量的數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)；丈量的數(shù)

10、據(jù)結(jié)果應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)；n 2多項(xiàng)丈量?jī)?nèi)容都有相互交叉的內(nèi)容，多項(xiàng)丈量?jī)?nèi)容都有相互交叉的內(nèi)容，應(yīng)調(diào)查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否前后一致；應(yīng)調(diào)查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否前后一致；n 3調(diào)查實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果能否與原始數(shù)據(jù)調(diào)查實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果能否與原始數(shù)據(jù)相符。相符。n【實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)】【實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)】n 1固體的體脹系數(shù)的實(shí)際原理和實(shí)驗(yàn)丈固體的體脹系數(shù)的實(shí)際原理和實(shí)驗(yàn)丈量方法以及光杠桿原理；量方法以及光杠桿原理；n 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處置：結(jié)果的有效數(shù)字、不實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處置：結(jié)果的有效數(shù)字、不確定度的正確表達(dá)；確定度的正確表達(dá)；n 3光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)理、升溫快慢的掌握、光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)理、升溫快慢的掌握、鏡面角度的變化對(duì)讀數(shù)的影響等

11、。鏡面角度的變化對(duì)讀數(shù)的影響等。 n【預(yù)習(xí)抽查詢題與思索題】【預(yù)習(xí)抽查詢題與思索題】n 1. 實(shí)驗(yàn)中各長(zhǎng)度量用不同的儀器來(lái)測(cè)定，實(shí)驗(yàn)中各長(zhǎng)度量用不同的儀器來(lái)測(cè)定，是怎樣思索的？為什么？是怎樣思索的？為什么？n 2. 本實(shí)驗(yàn)中固體的線脹系數(shù)丈量誤差的本實(shí)驗(yàn)中固體的線脹系數(shù)丈量誤差的傳送公式是什么？主要丈量誤差有哪些？傳送公式是什么？主要丈量誤差有哪些？請(qǐng)估算各丈量量的不確定度。請(qǐng)估算各丈量量的不確定度。n 3. 資料線脹系數(shù)跟資料的哪些性質(zhì)有關(guān)？資料線脹系數(shù)跟資料的哪些性質(zhì)有關(guān)？n 4. 本實(shí)驗(yàn)的丈量公式要求滿足哪些實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)的丈量公式要求滿足哪些實(shí)驗(yàn)條件？實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何保證？條件？實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何保證？n 5. 安裝、調(diào)整儀器時(shí)應(yīng)留意什么？