固体线胀系数的测定

1、固体线胀系数的测定【实验简介】热胀冷缩工程结构的设计 应用机械和仪器的制造 材料的加工 原因物体内部分子热运动加剧或减弱各种材料的热胀冷缩的强弱是不同的，为了定 量区分它们，人们找到了表征这种热胀冷缩特 性的物理量一线胀系数和体胀系数。【实验目的】测定金属的线胀系数，并学习一种测量微小 长度的方法。【实验原理】1.材料的线胀系数材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向上 的伸长。III在一定的温度范围内，固体受热后，其长度会增加, 设物体原长为厶 由初温加热至末温切 物体伸 长为AL = alL(t2 /J物体受热后，其伸长量与温度的增加量成正比，和 原长也成正比。比例系数称为固体的线胀系数。

2、2线胀系数的测量线胀系数是选材的一项重要指标，不同材料的线胀系数是不同的，塑料的线胀系数最大，其 次是金属、殷钢，石英的线胀系数很小，因此, 殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。下表给出了几种材料的线胀系数。钢铁铝陶瓷殷钢石英讥710-510-510-510-6106106107ZL是一个微小变化量。以金属为例，若原长为300mm,温度变化100C,金属的线胀系数同 约为10_500_1,可以估计出AL 0.30mmo考虑到测量方便和测量精度，本实验采用光杠杆 法测量。光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和标尺组成的。2DAL內二血片）a (b2-bl_2WG【实验仪器】线胀系数测定仪、光杠杆、望

3、远镜和标尺、 数字温应计、钢卷尺、游标卡尺、待测铜管。【实验内容与步骤】1用钢卷尺测量（一次）待测铜管的原长I后,将其放入线胀系数测定仪的加热金属圆筒中;2. 调节光杠杆的前后足尖的长度。将光杠杆的后足尖置于待测铜管的上端，二前足尖置于固定台上的沟槽中，镜面竖直放置。3. 在光杠杆前ll2m处放置望远镜及标尺架, 调节望远镜及标尺架处于水平且与平面镜等高o4. 调节望远镜及标尺架的 位置和望远镜 的仰角，沿望 远镜轴线方向（借助望远镜 上的准星）能通过镜面看到 标尺（实际是 看到标尺在镜 后的成像）。5. 调节目镜，看清十字叉丝，调节调焦手轮，看 清标尺的像，并使像与十字叉丝之间无视差，即 眼

4、睛上下移动时，标尺与叉丝没有相对移动。1234567t/Cb/mm测量6到7个点。一 ”6. 当金属筒被加热后，待测铜管逐渐伸长，每间 隔10C记录一次望远镜叉丝横线所对标尺的数值, 测量6到7个点。7.以/ (C)为横坐标，b (mm)为纵坐标，在 坐标纸上作出关系曲线，求直线斜率肌k - (Z?2 勺)/(2 心)trc8用米尺测量（一次）标尺到平面镜间的距离D。9.将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖印痕， 用游标卡尺测量（一次）其后足尖到两前足尖连10.计算铜管的线胀系数kloc,=2DLUL=UD=B= inst = 5mmU l = A 伽=002mm（）2+（牛）2+（牛2Uai =

5、內（计算值）“【实验结果】L 测量值 I/厶(mm) D二测量值土 UD (mm) I 测量值土 q (mm)=计算值 t7a/(C_1)【实验报告的要求】1. 实验名称2实验仪器3.实验目的4实验原理及所采用的实验方法5. 实验内容6. 原始数据7. 数据处理1.的目镜及物镜镜面,实2.3.用望远镜读出叉丝横线在标尺上的读数蚀扌,不要压 桌面；4 该舉验在缠量读数时是在温度连续变化时进行,因此 读数时要快而准。5.实验时应尽量减少走动和震动保持安静,以免影 响测量的准确性。【教学要求】1. 测量的数据结果应在规定的范围内；2. 多项测量内容都有互相交叉的内容，应考察学 生的实验结果是否前后一致；3. 考察实验报告的结果是否与原始数据相符。【实验重点和难点】固体的体胀系数的理论原理和实验测量方法以及光杠杆原理;2. 实验数据处理：结果的有效数字、不确定度的 正确表达；3光学系统的调节、升温快慢的掌握、镜面角度的变化对读数的影响等。【预习抽查问题与思考题】1 实验中各长度量用不同的仪器来测定，是怎样 考虑葩？为样么？2. 本实验中固体的线胀系数测量误差的传递公式圭要测量误差有哪些？请估算各测量量 的不