金屬線脹系數(shù)的測定實驗指導(dǎo)書

1、個人收集整理僅供參考學(xué)習4 / 3金屬線脹系數(shù)的測定實驗指導(dǎo)書1 .實驗儀器控溫式固體線脹系數(shù)測定儀(型號GXC-S)、光杠桿、尺讀望遠鏡、游標卡尺。2 .教學(xué)內(nèi)容與要求2.1 掌握電熱法測定金屬線脹系數(shù)本實驗要測出銅管在受熱時產(chǎn)生的長度變化，根據(jù)熱傳導(dǎo)和熱平衡原理，在溫度升到最高就要下降時測出相應(yīng)的標尺讀數(shù)N并記錄下此時的溫度t,每10c左右測一次，直到溫度近90c至少有7組數(shù)據(jù)。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索2.2 學(xué)習用光杠桿放大測量微小長度變化量的方法:本實驗用光杠桿和鏡尺組測量N,那么AN與二的關(guān)系如下圖所示:Ni和ti直接代入最小二乘法公式中計算從圖1中我們可以看到，當溫度變化At時長度的變化

2、為從，此時刻度尺的讀數(shù)就變化了AN,而要讀出AN是一件輕而易舉的事。我們知道：文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索L=HtgBH8；AN=Dtg2日2DH；不難得出：，L二H±N,2D所以我們可以得到：a=應(yīng)竺。2LD：t2.3 學(xué)習用最小二乘法處理數(shù)據(jù)。本實驗不直接計算At和AN,而是將實驗中測到的b及其不確定度，參看課本27頁公式(9)、(10)與(12),令*=自丫=N,之后再求出線Hb脹系數(shù)a和它的不確定度。注意此時a=。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索2LD3 .重點與難點掌握用光杠桿放大測量微小長度變化量的方法，必需做到能把原理和實際的儀器狀態(tài)相對應(yīng)。學(xué)會如何把線脹系數(shù)儀、光杠桿和尺讀望遠鏡三者之間的相

3、對位置調(diào)整好。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索4.難點指導(dǎo)4.1裝置的調(diào)節(jié)關(guān)鍵在于明確每一調(diào)節(jié)步驟的目的，而不是盲目地調(diào)節(jié)。首先要擺正金屬線脹系數(shù)儀，光杠桿的后足和前足的放置要能達到可以真實地反映樣品長度的變化，光杠桿的鏡面要豎直。之后就是尺讀望遠鏡的調(diào)節(jié)了。尺讀望遠鏡的調(diào)節(jié)要達到以下幾個目標：文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索(a)尺讀望遠鏡與光杠桿距離約1.5m;(b)尺讀望遠鏡要保持水平并與光杠桿的鏡面等高；(c)望遠鏡和它旁邊的刻度尺必須要相對于光杠桿鏡面的法線成互為對稱的關(guān)系；(d)望遠鏡里面必須能看到光杠桿的整個鏡面。只有這樣，望遠鏡里面才可能看到刻度尺在鏡中的像。如果以上目標都達到了，那么只要再調(diào)節(jié)物鏡焦距就

4、能看到刻度尺的像了。當刻度尺的像調(diào)節(jié)出來后，難題便迎刃而解了。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索4 .2實驗中應(yīng)當注意的問題：(a)光杠桿及鏡尺系統(tǒng)一經(jīng)調(diào)好，中途不得再變動，注意實驗過程不得碰動光杠桿及鏡尺系統(tǒng)，否則所測數(shù)據(jù)無效。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索(b)加熱要小心，不能加熱過久否則溫度將一次就升得很高，以至于無法按要求完成實驗。(c)測量時不要雙手壓桌上，或者做一些影響測量的事。儀器出現(xiàn)異常必須及時找老師處理，主要是溫度顯示不正常，或是溫度已經(jīng)上升約10C,而標尺的讀數(shù)卻沒有變化。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索5.實驗數(shù)據(jù)(a)圖2為調(diào)零狀態(tài)。(b)本實驗借助望遠鏡的叉絲來測量D，BiB2如右圖2所?。篋=100一-=5

5、0(B1B2),而B1,B2的Am=0.05cm。注意：B1,B2不在同一側(cè)時讀數(shù)為一正一負。(c)記下每次加熱之后，儀器達到的最高溫度T,并記下此時相應(yīng)的刻度值N(至少7組以上)，它們的不確定度用最小二乘法計算，即Ub=Sbo文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索(d)用游標卡尺測H,其Am=0.002cm;L=49.50cm不必測量，但其不確定度要計算，Am=0.05cm。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索(e)數(shù)據(jù)記錄表格參看表1。測量要求：BB2、L、H各測一次即可。每次加熱線脹系數(shù)儀時，切記溫度升高不應(yīng)超過前一最高記錄溫度的2C,就應(yīng)斷開加熱開關(guān)，等待記錄其達到最高平衡溫度及對應(yīng)N值。否則在90C內(nèi)將采集不到7組數(shù)據(jù)。

6、文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索6、補充的思考題當調(diào)節(jié)望遠鏡與刻度尺互為對稱關(guān)系時，應(yīng)該看到什么樣的現(xiàn)象才可確定對稱關(guān)系已經(jīng)調(diào)節(jié)好了？7、實驗報告書寫綱要注意報告撰寫格式：1實驗?zāi)康?實驗原理2.1 實驗儀器2.2 實驗原理與方法(注意：包括公式、原理圖等)2.3 簡要的實驗步驟2.4 實驗注意事項3數(shù)據(jù)處理3.1 實驗數(shù)據(jù)記錄表格表1測金屬線脹系數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)表注意表格應(yīng)為三線表B1(cm)B2(cm)t(C)N(cm)H(cm)L(cm)49.503.2 數(shù)據(jù)處理則：x2文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索(a)求相關(guān)系數(shù)rxy-xyr-.x2-x2y2-y2若：r0=則可知x和y具有線性關(guān)系(b),», xy - xy求 b 及 Sb b = -22x - x; Sb = ub =(c)求h、L、D的不確定度Uh0.002：3.UL0.05D = 50 ( B1 B2 )=50 U2 U2 =50"'mUDB1 B23(d)求a及其不確定度H N Hb0(注意：除計算S和平均值時不需代入數(shù)據(jù), 數(shù)據(jù)代入、有效數(shù)字正確的結(jié)果及相關(guān)單位。4實驗結(jié)果待測金屬鋼絲的線