文档介绍：金属线膨胀系数的测量
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测量金属线膨胀系数
预习提要
实验目的
实验器材
实验原理
实验内容
数据处理
课后思考
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一、预习提要
测量金属线膨胀系数的原理和方法
光杠杆放大原理及放大倍数的计算
尺读望远镜的使用
设计待测量的数据记录表格
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二、实验目的
掌握光杠杆测量物体长度微小变化的方法
观察物体的线膨胀现象,并学会一种测量金属的线膨胀系数的方法
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三、实验装置
加热装置
反光镜
直标尺
望远镜
温度计
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四、实验原理
1、背景:
“热胀冷缩”现象是绝大多数物体的共性。
在工程计算、材料的焊接和加工过程中都必须对物体这种热胀冷缩的特性加以考虑,定量地分析它所引起的结构变化。
各种材料的热膨胀系数,是定量分析热膨胀问题的依据,用实验方法测定热膨胀系数,则是最简便的途径。
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2、概念
线膨胀——一般情况下,固体受热后长度的增加称为线膨胀。
线膨胀系数——实验证明,长度为的固体受热膨胀后,其相对伸长量dL/L与温度变化dt成正比,写成等式为:

其中,比例系数称为固体线膨胀系数。
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3、光杠杆
T:望远镜;M:光杠杆(反光镜);P:标尺;C:有孔圆柱体;m,c:金属杆受热膨胀后的光杠杆和圆柱体;a:光杠杆长度;D:光杠杆距标尺距离.
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4、公式推导
假设当温度由变至时,长度由变至,对(1)式积分,得
将(2)中展开成级数,得
因为甚小,故上式二次项以后各项可略去,代回到(2)式,得
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故
又
将(5)代入到(4),得
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