金属线胀系数的测定--南昌大学-物理实验.docx

南昌大学物理实验报告 课程名称： 大学物理实验 实验名称： 金属线胀系数的测定 学院： 理学院 专业班级： 应用物理学152班 学生姓名： 学号： 实验地点： B102 座位号： 26 实验时间： 第八周星期四上午10点开始 一、 实验目的：1、 学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。2、 测量金属杆的线膨胀系数。二、 实验仪器：加热箱和恒温控制仪。1、 加热箱的结构和使用要求：1) 结构如图1。2) 使用要求a) 被测物体约为8mm400mm；b) 整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；c) 千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好的接触（读数在0.20.3mm处较为适宜，然后再转动表壳校零）；d) 被测物体与千分表探头需保持在同一直线。2、 恒温控制仪使用说明面板操作简图，如图2所示。图21) 当电源接通时，面板上数字显示为FdHc，然后即刻自动转向A.表示当时传感器温度，即t1. 再自动转为b=.=表示等待设定温度。2) 按升温键，数字即由零逐渐增大至实验者所选的设定值，最高可选80。3) 如果数字显示值高于实验者所设定的温度值，可按降温键，直至达到设定值。4) 当数字达到设定值时，即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频闪与加热速率成正比。5) 确定键的另一用途是可作选择键，可选择观察当时的温度值和先前设定值。6) 如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。三、 实验原理：一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。绝大多数固定材料，其长度是随温度的升高而增加的，这一现象称为线膨胀。设物体的温度改变t时其长度改变量为L，如果t足够小，则t与L成正比，并且也与物体原长L成正比，因此有L=Lt上式中比例系数称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高1时物体的伸长量与它在0时长度之比。设在温度为0时，固体的长度为L0,当温度升高t时，其长度为Lt，则有(Lt-L0)/ L0=t即Lt= L0（1+t）如果金属杆在温度为t1，t2时，其长度分别为L1，L2，则可得出L1= L0（1+t）L2= L0（1+t）又因为L1与L2非常接近，所以L1/L21，于是可得到如下结果：=(L2-L1)L1(t2-t1)所以，测得L1，L2，t1和t2，就可求得值四、 实验内容和步骤：1. 接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。2. 使金属杆一端与隔热顶尖紧密接触。3. 调节千分表带绝热头的测量杆，使其刚好与金属杆的自由端接触。4. 接通恒温控制仪的电源，设定需要加热的值为65，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。注视恒温控制仪，每隔5读一次读数，同时读出千分表的示数，将相应的读数t1，t2tn，n1，n2nn记在表格里。5. 显然，金属杆各时刻上升的温度是t2-t1，t3-t2，tn-tn-1，相应的伸长量是n2-n1，n3-n2，nn-nn-1，则nn-n1=L1（tn-t1）即=(n2-n1)L1(t2-t1)=nL1t由此可知，线膨胀系数是以nn-n1为纵坐标、以tn-t1为横坐标的实验曲线的斜率。把各测量值填入下表，作nn-n1与tn-t1的曲线，先算出L1，再求出。另外还可根据上式来计算出。因为长度的测量是连续进行的，故用逐差法对n进行处理。五、实验数据与处理：1. 实验数据记录：编号12345678tn/25.027.530.032.535.037.540.042.545.0(tn-t1)/02.55.07.510.012.515.017.520.0nn/mm0.00050.00490.01060.01900.02780.03490.04740.06360.0805(nn-n1)/mm00.00440.01010.01850.02730.03440.04690.06310.0800n0.00570.00740.00880.00710.01250.1620.0169次数91011121314tn/47.550.052.555.057.560.062.565.0(tn-t1)/22.525.027.530.032.535.037.540.0nn/mm0.09800.11400.12830.14340.15880.17290.17720.1914(nn-n1)/mm0.09750.11350.12780.14290.15830.17240.17670.1909n0.01750.01600.01430.01510.01540.01412. 图像法：以nn-n1为纵坐标、以tn-t1为横坐标作图：因为R2=0.9841，故数据的正相关性很高。可得L1=0.005，又因L1=400mm，=0.005L1=0.005400=1.2510-5-13. 逐差法：n=0.024062 mmnA=(n-n)2n-1=0.0016 mm， nB=0.001 mmun=nA2+nB21.8910-4 mm同理t=17.5, t=2.5, tA=0 ，tB=0.2ut=tA2+tB2=0.2 =nL1t=0.6146854002.5=六、误差分析：七、思考题：1、如果温度已上升超过你计划记录的一两个读数，可你