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文档简介
1、实验十四 金属线涨系数的测定一 实 验 目 的学习利用光杠杆测量金属棒的线胀系数。二 仪 器 和 用 具线胀系数测定装置,光杠杆,尺度望远镜,温度计,钢卷尺,待测金属棒。三 实 验 原 理固体的长度一般随温度的升高而增加,其长度和温度t之间的关系为 (1)图1 金属线胀系数测量装置式中为温度时的长度,a、ß、是和被测物质有关的,常温下可以忽略,则式(1)可写成 (2)此处就是通常所称的线胀系数,单位是。设物体在温度时的长度为L,温度升到时,其长度增加,根据式(2),可得 ,由此二式相比消去,整理后得出 (3)由于和相比甚小,所以式(3)可近似写成 (4)测量线胀系数的主要问题,是怎样
2、测准温度变化引起长度的微小变化。本实验是利用光杠杆测量微小长度的变化。实验时将待测金属棒直立在线胀系数测定仪的金属筒中(图1),将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端,二前足尖置于固定的台上。设在温度时,通过望远镜和光杠杆的平面镜,看见直尺上的刻度刚好在望远镜中叉丝横线(或交点)处,当温度升至时,直尺上刻度移至叉丝横线上,则根据光杠杆原理(参阅实验八),可得 (5) 式是D为光杠杆镜面到直尺的距离,z为光杠杆后足尖到二前足尖联线的垂直距离。将式(5)代入式(4),则 (6)四 实 验 内 容1 用米尺测量金属棒长之后,将其插入线胀系数测定仪的金属筒中,棒的下端要和基座紧密相接,上端露出筒外。2 安装
3、温度计(插温度计时要小心,切勿碰撞,以防损坏。)3 将光杠杆放在仪器平台上,其后足尖放在金属棒的顶端上光杠杆的镜面在铅直方向。在光杠杆前1.52.0m处放置望远镜及直尺(尺在铅直方向)。调节望远镜,看到平面镜中直尺的象(仔细聚焦以消除叉丝与直尺的象之间的视差)。读出叉丝横线(或交点)在直尺上的位置。4 记下初温后,给蒸汽锅加热。蒸汽进入金属筒中后,金属棒迅速伸长,待温度计的数值稳定几分钟不变后,读出叉丝横线所对直尺的数值并记下温度。5 停止加热。测出直尺到平面镜镜面间距离D。取下光杠杆及温度计。6 将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖痕,用游标卡尺测其后足尖到二前足尖联线的垂直距离z。7 取出金属棒,用冷水冷却金属筒之后安装另一根金属棒重复经上的测量。8 按式(31-6)求出二金属的线胀系数,并求出测量结果的标准偏差。注意事项 1。线胀系数测定装置上的金属筒不要固定紧,否则金属筒受热膨胀将引起整个仪器变形,产生较大的误差。2在测量过程中,要注意保持光杠杆及望远镜位置的稳定。3温度计的读数、要在进行系统误差修正后,方可代入公式去计算a,修正公式为 式中t为测量时读数,为温度计在冰点时读数,a为温度计刻度的实际值。t为温度计读数t时的实际温度值。各温度计的和a值已由实验指导教师测出标在仪器卡片上。五 回 答 问 题1 设计一种测量的方案。2 将一线胀
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