文档介绍:会计学
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金属线膨胀系数(péng zhàng xìshù)的测量上课
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热胀冷缩,是我们熟知的一种宏观现象,但是(dànshì)这种现象怎么产生的呢???
从微观来看, 物质内部的分子永远都在不停地运动,而分子热运动强弱的不同,使得绝大部分物质都具有“热胀冷缩”的特性,当温度(wēndù)升高时,由于分子的热运动,固体微粒间的距离增大,结果使得固体膨胀。
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在一般情况下,固体受热后长度的增加称为线膨胀。
在相同的条件(tiáojiàn)下,不同材料的固体,其线膨胀的程度各不相同。
线膨胀大小与温度变化的关系:
固体的长度一般是温度的函数,随温度升高(shēnɡ ɡāo)而增加,其长度L和温度t之间的关系为:
式中L0为温度(wēndù)t=0℃时的长度,α、β是和被测量物质有关的常数,都是很小的数值,而β以下各系数和α相比甚小,所以在一般情况下可以忽略。
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上式简化(jiǎnhuà)为:
L=L0(1+αt)
此处的α就是要测量的金属线膨胀系数,其数值与材料性质有关,单位为℃-1
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实验(shíyàn)目的
学习用光杠杆法测定线膨胀系数的原理。
掌握调整(tiáozhěng)光杠杆和望远镜的基本要领。
学习游标卡尺测长度的方法。
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实验(shíyàn)原理
设物体在t1℃时的长度为L1,温度升到t2℃时增加了ΔL。根据式可以(kěyǐ)写出
L1=L0(1+αt1)
L1+ΔL=L0(1+αt2)
从上式中消去L0后,再经简单运算得 :
由于ΔL<< L1,故上式可以(kěyǐ)近似写成:
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固体线膨胀系数的物理意义是当温度变化1℃时,固体长度的相对变化值。在上式中,L1、t1、t2都比较容易测量,但ΔL很小,一般仪器(yíqì)不易测准,本实验中用光杠杆和望远镜标尺组来对其进行测量。
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利用(lìyòng)光杠杆测量微小长度的原理
光杠杆系统由望远镜及标尺和光杠杆反射镜组成,实验时,将光杠杆反射镜后足尖置于金属杆上端(shànɡ duān),二前足尖放在平台的槽中。设在温度t1时,通过望远镜和光杠杆的平面镜,看见直尺上刻度N1,刚好在望远镜中叉丝横线处,当温度升至t2时,直尺刻度N2移至叉丝横线上。
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光杠杆放大(fàngdà)原理图
当反射镜转动θ角时(很小),金属杆伸长(shēn chánɡ)量满足:
反射镜反射光线(guāngxiàn)转动了2θ角度,则:
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由于(yóuyú)θ角很小,所以
由以上(yǐshàng)两式消去θ得:
式中D为标尺(biāochǐ)到平面镜的垂直距离,b为光杠杆后足尖到二前足连线的垂直距离 。K=2D/b是光杠杆的放大倍数。
线胀系数为:
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