大学物理仿真实验报告

固体线膨胀系数的测量

院系名称：信息科学与工程学院                

专业班级：电子信息工程                    

姓    名：  蔡加强                       

学    号： 201046830523                    

固体线膨胀系数的测量

一、实验目的

1、测定金属棒的线胀系数

2、学习一种测量微小长度的方法

二、实验原理

固体的线膨胀系数和体膨胀系数是固体热学特性的重要参数，通常体膨胀系数是线膨胀系数的3倍左右，本实验主要介绍固体线膨胀系数的测量方法。

线膨胀是指材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L，由初温t₁加热至末温t₂，物体伸长了△L，则线膨胀系数满足：

即                      

上式中△L是个极小的量，我们采用光杠杆测量。

光杠杆法测量△L ：如下图（见教材杨氏模量当金属杆伸长△L时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b₁、b₂，这时有

则固体线膨胀系数为：

三、实验仪器

尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计

四、实验内容及步骤

1、在实验界面单击右键选择“开始实验”

2、调节平面镜至竖直状态

3、打开望远镜视野，并调节方位、聚焦、目镜使得标尺刻线清晰，且中央叉丝读数为0.0mm

4、单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高10度时标尺读数直至温度升高到90度止

5、单击卷尺，分别测量l、D，

6、以t为横轴，b为纵轴作b-t关系曲线，求直线斜率k

 如图，k=0.37.

7、代入公式计算线膨胀系数值

五、实验数据记录与处理

=0.0001

六、思考题

1．  对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？

不是，因为同种材料在不同温度下的膨胀系数不同。

2．  你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗？

用牛顿环

3．  引起测量误差的主要因素是什么？

固体线膨胀系数测定仪在加热时铜棒受热不均匀

 

第二篇：线膨胀系数实验报告参考

线胀系数测量实验报告参考稿

【实验目的】

1．学习并掌握测量金属线膨胀系数的一种方法。

2．学会用千分表测量长度的微小增量。

【实验仪器】

FB712型金属线膨胀系数测量仪一台，千分表（1-0-0.001mm）一个，待测铜管一根。

【实验原理】

材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。线胀系数是选用材料的一项重要指标。特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。

如图所示，待测铜管的线胀系数为：

式中为温度为摄氏度时的管长，为管受热后温度从升高到时的伸长量，为管受热前后的温度升高量 () 。

该式所定义的线胀系数的物理意义是固体材料在温度区域内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为。

【实验内容和步骤】

．把样品铜管安装在测试架上。连接好加热皮管，打开电源开关，以便从仪器面板水位显示器上观察水位情况。水箱容积大约为。

.加水步骤:先打开机箱顶部的加水口和后面的溢水管口塑料盖，用漏斗从加水口往系统内加水，管路中的气体将从溢水管口跑出，直到系统的水位计仅有上方一个红灯亮，其余都转变为绿灯时，可以先关闭溢水管口塑料盖。接着可以按下强制冷却按钮，让循环水泵试运行，由于系统内可能存在大量气泡，造成水位计显示虚假水位，只有利用循环水泵试运行过程，把系统内气体排出，这时候水位下降，仪器自动保护停机。

．设置好温度控制器加热温度:金属管加热温度设定值可根据金属管所需要的实际温度值设置。

．将铜管（或铝管）对应的测温传感器信号输出插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接。将千分尺装在被测介质铜管（或铝管）的自由伸缩端固定位置上，使千分表测试端与被测介质接触，为了保证接触良好，一般可使千分表初读数为左右，只要把该数值作为初读数对待，不必调零。(如认为有必要，可以通过转动表面，把千分尺主指针读数基本调零，而副指针无调零装置。)

．正常测量时，按下加热按钮（高速或低速均可，但低速档由于功率小，一般最多只能加热到左右)，观察被测金属管温度的变化，直至金属管温度等于所需温度值（例如）。.

．测量并记录数据：

当被测介质温度为时，读出千分表数值，记入附表中。接着在温度为时，记录对应的千分表读数

．用逐差法求出铜管的平均伸长量，计算铜管线膨胀系数，与公认值比较求百分误差。

 【数据记录及处理】（铜管初始长度由实验室给出，可视为为常数）

 1.数据记录表与实测数据记录

铜管原长（35摄氏度）117.96mm,铜管线胀系数公认值为1.70×10^-5。

2. 用逐差法处理数据：

隔四项逐差：

₁=（0.6962-0.6560）/4=0.01005mm     ；

₂=（0.7060-0.0.6658）/4=0.01005mm

₃=（0.7163-0.6758）/4=0.010125mm=0.01012mm     ；

₄=（0.7270-0.0.6858）/4=0.01030mm

铜管线胀系数：

与共认值的百分误差为：