文档介绍：本科实验报告
实验名称:热膨胀系数的测量
(详写)
学员:张满超学号:201202007014
培养类型:工程技术类年级:2012级
专业:应用物理学所属学院:理学院
指导教员: 职称:副教授
实验室: 实验日期:2013年5月7日
《实验10 金属棒线膨胀系数的测量》
实验报告86
二院二队张满超 201202007014
实验目的和要求
用光杠杆测定金属棒在一定温度区域内的平均线膨胀系数
熟悉几种测量长度的仪器及其误差的数量级
学****用图解法求在温度为零时的原长及线膨胀系数的方法
实验描述
线膨胀系数是反映物质材料特征的物理量,在工程结构的设计、机械和仪器的制造以及在材料的加工中都应充分考虑,本实验用光杠杆放***测量长度的微小变化,学会不同测长方法并研究其对测量精度的影响。
实验器材
线膨胀仪、待测金属棒(约50cm,铜质)、卷尺(1mm)、游标卡尺(,)、温度计(2℃),光杠杆一套。-1
实验原理
当固体温度升高时,由于分子的热运动,固体微粒间距离增大,结果使固体膨胀。在常温下,固体线膨胀度随温度的变化可由经验公式表示为
L(t)=L0(1+αlt)
该式中,αl称为固体的线膨胀系数;L0为t=0℃时长度。实验表明,在温度变化不大时,αl是一个常量。
实验可测得物体在室温t1℃时的长度为L1,温度升到t2(℃)时的长度伸长量为δL,根据上式,可得
L1=L01+αtt1
L2=L1+δL=L01+αtt2
消去L0,可得
αt=δLL1t2—t1-δLt1
当t1,t2较小时,由于δL和L相比甚小,L1(t1-t2)>>δLt1,上式可以近似写成
αt=LδL1(t1-t2)
上式求得的是αt在温度(t1-t2)间的平均线膨胀系数。
显然,实验中测出δL是关键。本实验同样是利用光杠杆(原理如图1)来测量由温度变化而引起的长度微小变化量δL。实验时将待测金属棒直立在线膨胀系数测定仪的金属筒中,将光杠杆后足尖置于金属棒上端,前刀口置于固定的台上。
图1 实验光路图
设在温度t1时,通过望远镜和光杠杆的平面镜看见直尺上的刻度n1,刚好在望远镜中叉丝横线处,当温度升至n2移至叉丝横线上,由光杠杆原理可得
δL=(n2-n1)K2D
式中,D是光杠杆镜面到直尺的距离,K为光杠杆后足尖到前刀口(二前足尖连线)的垂直距离。将上述几式联立,可得:

αl=(n1-n1)K2DL(t2-t1)-----------------------(1)
可见,只要测出各长度,,D,K,及温度便可求得。对于的铜棒,其的值得数量级为,若温度变化时其伸长量约为,可见,因此可近似取为室温下的棒长值,是对应的室温及光杠杆系统直尺上刻度的读数。
重点和难点
1、线膨胀系数测量的方法;
2、多种长度测试方法和仪器使用;
3、误差分配的应用;
4、作图求参数的方法。
实验步骤
1、将铜棒取出,用米尺测量其长度L1,并记下室温t1。然后把被测棒慢慢放入加热管道内,直到铜棒的下端接触到底部,调节温度计,注意不要让
温度计碰到加热壁;调节光杠杆平面镜法线大致与望远镜同轴,通过刀口进行调整,且平行于水平底座,该过程可以用水平仪进行调节,在望远镜中找到标尺的像,