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金属线胀系数的测定实验报告
实验5 金属线胀系数的测定
测量固体的线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体的相对伸长量。此相对伸长量的测量与杨氏弹性模量的测定一样，有光杠杆、测微螺旋和千分表等方法。而加热固体办法，也有通入蒸气法和电热法。一般认为，用电热丝同电加热，用千分表测量相对伸长量，是比较经济又准确可靠的方法。
实验目的
学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。
测量金属杆的线膨胀系数。
实验原理
一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。设物体的温度改变时，其长度改变量为,如果足够小，则与成正比，并且也与物体原长成正比，因此有
（1）
式（1）中比例系数称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高1℃时物体的伸长量与它在0℃时长度之比。设在温度为0℃时，固体的长度为,当温度升高为℃时，其长度为，则有
即 （2）
如果金属杆在温度为，时，其长度分别为，，则可写出
（3）
(4)
将式（3）代入式（4），又因与非常接近，所以，,于是可得到如下结果：
（5）
由式（5），测得，，和，就可求得值。
仪器介绍
加热箱的结构和使用要求
结构如图5-1。
使用要求
被测物体控制于尺寸；
整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；
千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好的接触（读数在~处较为适宜，然后再转动表壳校零）；
被测物体与千分表探头需保持在同一直线。
恒温控制仪使用说明
面板操作简图，如图5-2所示。
图5-2
当电源接通时，面板上数字显示为FdHc，表示仪器的公司符号，然后即刻自动转向A X X .X表示当时传感器温度，即。再自动转为 .（表示等待设定温度）。
按升温键，数字即由零逐渐增大至实验者所选的设定值，最高可选80℃.
如果数字显示值高于实验者所设定的温度值，可按降温键，直至达到设定值。
当数字达到设定值时，即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频闪与加热速率成正比。
确定键的另一用途是可作选择键，可选择观察当时的温度值和先前设定值。
实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。
实验步骤
接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。
测出金属杆的长度(本实验使用的金属杆的长度为400mm)，使其一端与隔热顶尖紧密接触。
调节千分表带绝热头的测量杆，使其刚好与金属杆的自由端接触，记下此时千分表的读数。
接通恒温控制仪的电源，先设定需要加热的值为30℃，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。注视恒温控制仪，每隔3℃读一次读数，同时读出千分表的示数，将相应的读数，，…，，，，…，，，，…，，，，…，记在表格里。（其中=（+）/2）
显然，金属杆各时刻上升的温度是-