固体线膨胀系数测定实验报告

1、大学物理实验报告实验时间2008年10月8日姓名组号.第丄周土木学院18指导教师学院班级学号陈德彝分数实验名称：固体线膨胀系数的测定实验目的：1、测量两种金属杆的线膨胀系数。2、进一步使用光杠杆测定固体长度的微小变化。3、初步掌握温度测量的要领。实验原理:固体的长度厶一般随温度（的升高而增加，理论和实践表明，厶和（的关系为:(1)%为2OC时的长度，在常温附近不大的温度范围内，可写为(2)L=L(1+at)0设温度为C的长度为厶，温度升到！c,其长度增加由上式由L=L(1+ar)01+8=L(1+ctt)02消去有55OC=uL(tt)r5L(tf)21121本实验的测量方法有两种:（1）利用

2、光杠杆和尺组望远镜。设温度为时通过望远镜和光杠杆的平面镜，看见望远镜在视场中叉丝横线所对准的直尺为件，当温度升高釦2,在视场中叉丝横线所对准的直尺为件，根据杠杆的测微放大原理（参阅实验八），有TOC o 1-5 h zn-nbo二J1(4)ID7。为光杠杆镜平面的距离；b为光杠杆的丁足尖到镜面连线的垂直距离。利用改进型的干涉仪的等倾环纹的移动来测量,原理参阅实验十二。动镜的改变量与“冒”出或“缩”进环纹数N满足0=LL=N一(5)212实验步骤：1、利用GXC-S型线膨胀测定仪测待测杆的a将光杠杆三个构成等腰三角形的尖脚放在白纸上轻轻地按一下，得到三个支点的位置。通过作图量出等腰三角形的高X,

3、然后将光杠杆放在平台上，使它的顶点脚放在金属杆的上端。调整光杠杆的位置，以及望远镜的位置和焦距，使得在望远镜中能清楚地看到标尺的刻度(调整方法同实验五)，记下加热前标尺的读数o(详细步骤见P74页)1接通加热开关，要求测一组-丫值，2、利用SGR-I型线膨胀测定仪测待测杆的d(略)数据处理：1、数据表格：温度与视场中标尺刻度数据it/Cm/cmmit/Cnn/cmnn-nz+4ioc/C-i1400.255601.551.302.49X10-52450.606651.751.052.21X10-53500.907701.951.052.21X10-54551.308752.100.801.54

4、X10-5142(D=_ALxl00=_xl00=210cm;49.55；心00助)N=40所对应的温度改变量园纹变化数t/Cmt/Cnt-tremn5=N2a/C-ia/C-i14024.027.43.412656nm2.48X10-52.12X10-524027.431.64.212656nm2.00X10-534031.635.84.212656nm2.00X10-544035.840.04.212656nm2.00X10-5=150.04mm)(九=632.8nm；2、数据处理：01+a-a+a-a+a-a1234(1)(2)4绝对值Act為对于数据表格1而言8b(n-n)18.00

5、x(1.55-0.25)1L(tt)21IDUt-t)mn2x21049.55x(60-40)8b(n-n)1_8.00 x(1.75-0.60)1L(r-t)212DL(t-t)mn2x21049.55x(65-45)5b(n-n)18.00 x(1.95-0.90)1Ut-t)212DUt-t)mn2x21049.55x(70-50)5b(n-n)1&00 x(2.10-1.30)1Ut-t)212DUt-t)mn2x21049.55x(60-40)=2.49x10-5C-i=2.21x10-5C-i=2.21x10-5C-i=1.54x10-5C-iaia4a3a2平均曲/严亍严=2.4

6、9+2.21+2.21+1.54心乜口皿心=扌彳2.492.11|+|2.212.11|+|2.212.11|+|1.542.11|)xl0-5=丄(0.38+0.1+0.1+0.57)x10-5=0.29x10-5C-i4所测材料线膨胀系数a=ccAa=(2.110.29)x10-5C-i；相对误差E2x100%=13.7%3、误差原因分析：从实验原理可知，线膨胀系数测得值的误差是由L,D,b,t,tn,n,引入的.1221（1）由于测L,D,b是采用常规的长度测量，具体操作十分简单，这几个待测量带来的误差主要仪器本身的系统误差以及测量偶然误差，可以通过多次测量求平均值来尽量减小误差；（2）

7、温度计读数t,t的误差主要是系统误差，可以进行系统误差修正；12（3）通过望远镜标尺读数，n引入偶然误差。21（4）实验中光杠杆与望远镜光轴之间的夹角会给实验结果带来一定的误差，尽量减小角度。4、结果表达：（1）平均值oc=2.11xlO-5C-i(2)绝对值Aa=_tn01+a-a+a-a+a-a41234=0.29xl0-5C-i(3)所测材料线膨胀系数a=(2.11+0.29)x10-5C-i湘对误差E=13.7%作业：（1）答:=0.02史b(n-n)8.00 x1.050=2|=ID2x2108b(n-n)rihoc=2jL(t-t)2D21=2.11x10-5C-i-t)21对于而言八0.02=2.02x105Ut-t)-t549.55x20-40 x0.0