固體線膨脹系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)時(shí)間2008年10月8日姓名組號(hào).第丄周土木學(xué)院18指導(dǎo)教師學(xué)院班級(jí)學(xué)號(hào)陳德彝分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)名稱：固體線膨脹系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、測(cè)量?jī)煞N金屬桿的線膨脹系數(shù)。2、進(jìn)一步使用光杠桿測(cè)定固體長(zhǎng)度的微小變化。3、初步掌握溫度測(cè)量的要領(lǐng)。實(shí)驗(yàn)原理:固體的長(zhǎng)度厶一般隨溫度（的升高而增加，理論和實(shí)踐表明，厶和（的關(guān)系為:(1)%為2OC時(shí)的長(zhǎng)度，在常溫附近不大的溫度范圍內(nèi)，可寫為(2)L=L(1+at)0設(shè)溫度為C的長(zhǎng)度為厶，溫度升到！c,其長(zhǎng)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本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法有兩種:（1）利用

2、光杠桿和尺組望遠(yuǎn)鏡。設(shè)溫度為時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡和光杠桿的平面鏡，看見(jiàn)望遠(yuǎn)鏡在視場(chǎng)中叉絲橫線所對(duì)準(zhǔn)的直尺為件，當(dāng)溫度升高釦2,在視場(chǎng)中叉絲橫線所對(duì)準(zhǔn)的直尺為件，根據(jù)杠桿的測(cè)微放大原理（參閱實(shí)驗(yàn)八），有TOC o 1-5 h zn-nbo二J1(4)ID7。為光杠桿鏡平面的距離；b為光杠桿的丁足尖到鏡面連線的垂直距離。利用改進(jìn)型的干涉儀的等傾環(huán)紋的移動(dòng)來(lái)測(cè)量,原理參閱實(shí)驗(yàn)十二。動(dòng)鏡的改變量與“冒”出或“縮”進(jìn)環(huán)紋數(shù)N滿足0=LL=N一(5)212實(shí)驗(yàn)步驟：1、利用GXC-S型線膨脹測(cè)定儀測(cè)待測(cè)桿的a將光杠桿三個(gè)構(gòu)成等腰三角形的尖腳放在白紙上輕輕地按一下，得到三個(gè)支點(diǎn)的位置。通過(guò)作圖量出等腰三角形的高X,

3、然后將光杠桿放在平臺(tái)上，使它的頂點(diǎn)腳放在金屬桿的上端。調(diào)整光杠桿的位置，以及望遠(yuǎn)鏡的位置和焦距，使得在望遠(yuǎn)鏡中能清楚地看到標(biāo)尺的刻度(調(diào)整方法同實(shí)驗(yàn)五)，記下加熱前標(biāo)尺的讀數(shù)o(詳細(xì)步驟見(jiàn)P74頁(yè))1接通加熱開(kāi)關(guān)，要求測(cè)一組-丫值，2、利用SGR-I型線膨脹測(cè)定儀測(cè)待測(cè)桿的d(略)數(shù)據(jù)處理：1、數(shù)據(jù)表格：溫度與視場(chǎng)中標(biāo)尺刻度數(shù)據(jù)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所對(duì)應(yīng)的溫度改變量園紋變化數(shù)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、數(shù)據(jù)處理：01+a-a+a-a+a-a1234(1)(2)4絕對(duì)值A(chǔ)ct為對(duì)于數(shù)據(jù)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/嚴(yán)亍嚴(yán)=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所測(cè)材料線膨脹系數(shù)a=ccAa=(2.110.29)x10-5C-i；相對(duì)誤差E2x100%=13.7%3、誤差原因分析：從實(shí)驗(yàn)原理可知，線膨脹系數(shù)測(cè)得值的誤差是由L,D,b,t,tn,n,引入的.1221（1）由于測(cè)L,D,b是采用常規(guī)的長(zhǎng)度測(cè)量，具體操作十分簡(jiǎn)單，這幾個(gè)待測(cè)量帶來(lái)的誤差主要儀器本身的系統(tǒng)誤差以及測(cè)量偶然誤差，可以通過(guò)多次測(cè)量求平均值來(lái)盡量減小誤差；（2）

7、溫度計(jì)讀數(shù)t,t的誤差主要是系統(tǒng)誤差，可以進(jìn)行系統(tǒng)誤差修正；12（3）通過(guò)望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺讀數(shù)，n引入偶然誤差。21（4）實(shí)驗(yàn)中光杠桿與望遠(yuǎn)鏡光軸之間的夾角會(huì)給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)一定的誤差，盡量減小角度。4、結(jié)果表達(dá)：（1）平均值oc=2.11xlO-5C-i(2)絕對(duì)值A(chǔ)a=_tn01+a-a+a-a+a-a41234=0.29xl0-5C-i(3)所測(cè)材料線膨脹系數(shù)a=(2.11+0.29)x10-5C-i湘對(duì)誤差E=13.7%作業(yè)：（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對(duì)于而言八0.02=2.02x105Ut-t)-t549.55x20-40 x0.0