金屬線脹系數(shù)的測(cè)量

1、 目錄 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 原理圖 注意事項(xiàng) 數(shù)據(jù)處理與記錄實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 控溫式固體線脹系數(shù)測(cè)定儀實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 光杠桿 尺讀望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 待測(cè)金屬棒 米尺實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 溫度計(jì) 秒表 游標(biāo)卡尺實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 金屬桿的長度一般是溫度的函數(shù)，在常溫下，固體的長度L與溫度t有如下關(guān)系： （10-1） 式中 為固體在t0時(shí)的長度； 稱為線脹系數(shù)。其數(shù)值與材料性質(zhì)有關(guān)，單位為1。要測(cè)量線脹系數(shù)，需測(cè)量不同溫度下金屬桿的長度。 01LLt0L 設(shè)物體在t1時(shí)的長度為L，溫度升到t2時(shí)增加了L。根據(jù)（10-1）式可以寫出 （10-2） （10-3）

2、從（10-2）、（10-3）式中消去L0后，再經(jīng)簡單運(yùn)算得 （10-4）01LLt 021LLLt 112)(LtttLL 由于，故（10-4）可以近似寫成 （10-5） 顯然，固體線脹系數(shù)的物理意義是當(dāng)溫度變化1時(shí)，固體長度的相對(duì)變化值。在（5）式中，L、t1、t2都比較容易測(cè)量，但很小，一般長度儀器不易測(cè)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)中用光杠桿和望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺組來對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。 )(12ttLL光杠桿測(cè)量物體微小伸長量原理圖光杠桿測(cè)量物體微小伸長量原理圖 原理圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、在室溫下，用米尺測(cè)量待測(cè)金屬棒的長度L三次，取平均值。然后將其插入儀器的大圓柱形筒中。注意，棒的下端點(diǎn)要和基座緊密接觸。 2、插入溫

3、度計(jì)，小心輕放，以免損壞。 3、將光杠桿放置到儀器平臺(tái)上，其后腳尖踏到金屬棒頂端，前兩腳尖踏入凹槽內(nèi)。平面鏡要調(diào)到鉛直方向。望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺組要置于光杠桿前約1米距離處，標(biāo)尺調(diào)到垂直方向。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的目鏡，使標(biāo)尺的像最清晰并且與十字橫線間無視差。記下標(biāo)尺的讀數(shù)d1。 4、記下初溫t1后，給儀器通電加熱，間隔10記錄一次溫度以及望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺的相應(yīng)讀數(shù)。 5、停止加熱。測(cè)出距離D。取下光杠桿放在白紙上輕輕壓出三個(gè)足尖痕跡，用鉛筆通過前兩足跡聯(lián)成一直線，再由后足跡引到此直線的垂線，用標(biāo)尺測(cè)出垂線的距離h。 6、用逐差法或線性擬合法計(jì)算出金屬桿溫度每升高一攝氏度時(shí)金屬桿的伸長量，代入（19-5）計(jì)算金屬桿的線脹系數(shù)，并計(jì)算出不確定度。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)好后，一旦開始測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)過程中絕對(duì)不能對(duì)系統(tǒng)的任一部分進(jìn)行任何調(diào)整。否則，所有數(shù)據(jù)將重新再測(cè). 2、注意保護(hù)平面鏡和望遠(yuǎn)鏡，不能用手觸摸鏡面. 3、粗調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺裝置,使之與光杠桿等高,可采取估望遠(yuǎn)鏡鏡身描準(zhǔn)的方法,再調(diào)節(jié)光杠桿鏡面垂直,使望遠(yuǎn)鏡鏡身和標(biāo)尺在平面鏡子中的虛像在一條直線上. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 1、數(shù)據(jù)測(cè)量記錄： 單位：mm 光杠桿平面鏡到尺子的距離D= 95 cm 光杠桿前后足尖的垂直距離= 770 mm 2、金屬桿伸長記錄溫度 50