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2011年_ _月_ _日
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大学物理仿真实验报告
固体线膨胀系数的测量
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固体线膨胀系数的测量
一、实验目的
、学习实验能力、深化物理知识
二、实验原理
线膨胀是材料在受热膨胀时,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,则有
(1)
(2)此式表明,物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比,和原长也成正比。比例系数称为固体的线胀系数。一般情况下,固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。
在式(1)中△L是个极小的量,这样微小的长度变化,普通米尺、游标卡尺的精度是不够的,可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。考虑到测量方便和测量精度,我们采用光杠杆法测量。光杠杆系统是由平面镜及底座,望远镜和米尺组成的。光杠杆放大原理如下图所示:
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
(3)
带入(2)式得固体线膨胀系数为:
三、实验仪器
热膨胀系数测定仪(尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计等)
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,(抓图1)
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(抓图2)
5、单击卷尺,分别测量l、D,(抓图3)
6、以t为横轴,b为纵轴作b-t关系曲线,求直线斜率k (抓图4)
7、代入公式计算线膨胀系数值
=*/(2**)
=