物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書：金屬線脹系數(shù)的測(cè)定

1、. 海量資料 超值下載 金屬線脹系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握測(cè)定金屬桿線膨脹系數(shù)的方法。2掌握用光杠桿測(cè)量微小伸長(zhǎng)量的原理。二、實(shí)驗(yàn)儀器金屬線脹系數(shù)儀、光杠桿、溫度計(jì)、米尺、望遠(yuǎn)鏡、游標(biāo)卡尺。三、實(shí)驗(yàn)原理固體受熱后發(fā)生體積膨脹，分別在x、y、z方向的膨脹稱線膨脹。對(duì)于桿狀物體，只研究在桿長(zhǎng)方向的膨脹，當(dāng)原長(zhǎng)為L(zhǎng)的桿狀物，在一定溫度范圍內(nèi)，受熱后其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)L成正比，與所加溫度增量近似成正比，即 （1）式中比例系數(shù)稱線膨脹系數(shù)，在溫度變化不太大的情況下，對(duì)一定的物質(zhì)材料，是一個(gè)常量，材料不同，值不同，如塑料值很大，金屬次之，熔凝石英值很小。 對(duì)桿狀待測(cè)物，測(cè)出溫度為t1時(shí)的桿長(zhǎng)L，受熱后溫度到

2、達(dá)t2時(shí)，伸長(zhǎng)量為，則該固體材料在t1，t2溫度范圍內(nèi)的線脹系數(shù) （2）的物理意義：固體材料在t1，t2溫度范圍內(nèi)，溫度每升高1時(shí)，固體材料的相對(duì)伸長(zhǎng)量，其單位為：-1公式（2）中只有是微小變化量，是眼睛看不見(jiàn)的，我們采用光杠桿放大原理來(lái)測(cè)量。光杠桿放大原理參看圖1：M（鏡面） S標(biāo)尺 b D O n1 望遠(yuǎn)鏡 b nn2 光杠桿 L 圖1 光杠桿放大原理 當(dāng)桿狀物伸長(zhǎng)時(shí)，光杠桿的單足尖抬高角，反射鏡面向前傾角，從望遠(yuǎn)鏡到光杠桿鏡面的光線和其反射到標(biāo)尺的光線之間的夾角為。由圖可得： 角很小， （3）放大倍數(shù)： 將（3）式代入（2）式得 （4）此式為光杠桿法測(cè)量的公式，式中，n1，n2為t1與t

3、2溫度時(shí)，讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺照明器像上的對(duì)應(yīng)讀數(shù)；D為光杠桿鏡面到標(biāo)尺照明器的距離；b為光杠桿前后足的垂直距離。四、儀器結(jié)構(gòu)與性能指標(biāo)GXZ1金屬線脹系數(shù)儀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2， 加熱采用加熱帶。溫度計(jì)1輸入電源：AC220 ± 10%，50Hz；2加熱帶功率：130W；3加熱電壓：AC50V220V 可調(diào)；保溫管4水銀溫度計(jì)：0 100；5伸長(zhǎng)量測(cè)量范圍：0 5mm；連接桿伸長(zhǎng)量測(cè)量最小分辨率：0.001mm；待測(cè)管圖2電源開關(guān)調(diào)節(jié)電壓加熱帶五、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖3所示，將待測(cè)管裝入加熱管內(nèi)，在待測(cè)管的小孔中插一支量程為0100的水銀溫度計(jì)。標(biāo)尺照明器望遠(yuǎn)鏡 光杠桿 金屬線脹系數(shù)儀圖3 測(cè)量金屬

4、線膨脹系數(shù)的裝置2實(shí)驗(yàn)前把被測(cè)銅管取出，用鋼卷尺測(cè)出室溫t1時(shí)的棒長(zhǎng)L，然后把銅管慢慢放入加熱管中,直到銅管底端接觸到金屬線脹系數(shù)測(cè)定儀的底部，然后把光杠桿單尖足放在銅管頂端，雙尖足放在儀器平臺(tái)上的凹槽內(nèi)，盡量使小鏡的鏡面、望遠(yuǎn)鏡的鏡面和標(biāo)尺照明器同時(shí)垂直于水平平面。3用眼睛從望遠(yuǎn)鏡的上方觀察光杠桿小鏡中是否有標(biāo)尺照明器的標(biāo)尺像。如果沒(méi)有，左右移動(dòng)標(biāo)尺照明器，直到能看到標(biāo)尺的像，然后再?gòu)耐h(yuǎn)鏡中看，調(diào)節(jié)物鏡使小鏡中的像清晰可辨，再調(diào)節(jié)目鏡，使望遠(yuǎn)鏡中的十字叉絲清晰，同時(shí)讀出水平叉絲在標(biāo)尺上的位置n1。4接通電源，開始加熱，升溫的快慢通過(guò)調(diào)節(jié)金屬線脹系數(shù)儀底座上的旋鈕，觀察溫度計(jì)及望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)的變化。每隔一段時(shí)間同時(shí)測(cè)t與n所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，共測(cè)8個(gè)數(shù)據(jù)。5關(guān)閉電源，用米尺量出小反射鏡到標(biāo)尺的距離D，用游標(biāo)卡尺測(cè)出光杠桿后足尖到前足線的垂直距離b。6由式（4）求出銅桿的線膨脹系數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值比較。7按同樣的方法，求出鐵管的線膨脹系數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值比較。六、測(cè)量記錄和數(shù)