金属线胀系数的测定

1、金属线胀系数的测定实验报告【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. 学会用电热法测量金属杆的线胀系数。3. 学会用逐差法处理数据。【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体材料，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时其长度改变量是L，如果t足够小，则t与L成正比，并且也与物体原长成正比，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。设在我的为0时，固体的长度为L0，当温度升高为t时，其长度为Lt，则有（Lt-L0）/L0=t即 = 【

2、仪器介绍】一、加热箱的结构和使用要求1.结构如图5-1所示。2.使用要求（1）被测物体约为8mm400mm；（2）整体要求平稳,因伸长量极小，故仪器不应有震动；（3）千分表安装需适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好的接触（为了保证接触良好，一般可使千分表初读数为 0.2mm左右（即使千分表副指针读数在0.2mm数值附近），把该数值作为初读数对待，不必调零。）（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线。二、恒温控制仪使用说明面板操作简图如图5-2所示 1.当电源接通时面板上数字显示为FdHc，然后即刻自动转向Axx.x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.

3、按升温键，数字即由零逐渐增大至所需的设定温度，最高可选80。3.如果数字显示值高于所需要的温度，可按降温键，直至所需要的设定值。4.当数字设定值达到所需的值时，即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频率与加热速率成正比。5.确定键的另一用途可做选择键，可以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。【实验步骤】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.测出金属杆的长度L1（本实验使用的金属杆的长度为400mm）,使其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，记下此时千分表的读数n1

4、。4.接通恒温控制仪的电源，设定需要加热的值为30，40，50，60。按确定键开始加热，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t2，t3，tn，n2，n3，nn记在表格里。5.金属杆各时刻上升的温度是t2-t1,t3-t1,tn-t1,相应的伸长量是n2-n1,n3-n1,nn-n1,则前面式可表示为即因为长度的测量是连续进行的，故用逐差法对n进行处理。6.换不同的金属棒样品，分别测量并计算各自的线膨胀系数，与理论参考值比较，考察误差情况。【实验数据】 【注意事项】1.在测量过程中，整个系统应保持稳定，不能碰撞。2.读取tn，nn数据时，特别是nn要迅速。【思考讨

5、论】1.该实验的误差来源主要有哪些？答：温度的影响，每一种材料都有它的温度膨胀系数，温差越大，对它的影响越大。测量仪器的不精密。金属线本身重量对金属产生拉伸作用。2.如何利用逐差法来处理数据？答：用不同温度多次测量记录，分组计算差值并求平均值。3.利用千分表读数时，应注意哪些问题？如何消除误差？答：测量前必须把千分表固定在可靠的表架上，并要夹牢，要多次提拉千分表的测杆放下测杆与工件接触，观察其重复指示值是否相同。为了保证测量精度，千分表测杆必须与被测工件表面垂直，否则会产生误差。测量时可用手轻轻提起测杆的上端后把工件移至测头下，不准把工件强行推入测头下，更不准用中间撞击测头，以免影响测量精度和撞坏千分表，为了保持一定的起始测量力，测头与工件接触时，测杆应有0.3-0.5mm的压缩量。为了保证千分表的灵敏度，测量