量、單擺、靜電、等厚、空比、線膨.doc

長(zhǎng)度測(cè)量本授課單元教學(xué)目標(biāo)：1了解游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的構(gòu)造，掌握它們的原理，正確讀數(shù)和使用方法。2學(xué)會(huì)直接測(cè)量、間接測(cè)量的誤差計(jì)算與數(shù)據(jù)處理。本授課單元教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：1掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理，讀數(shù)原理以及零點(diǎn)修正本授課單元教學(xué)過程設(shè)計(jì)：1引入本實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)原理（1）游標(biāo)卡尺結(jié)構(gòu)：游標(biāo)卡尺主要由主尺和游標(biāo)兩部分構(gòu)成。游標(biāo)尺主要由兩部分構(gòu)成（如圖1-2），與卡口、相聯(lián)的主尺，主尺按米尺刻度；與卡口、，及尾尺相聯(lián)的游標(biāo)尺，游標(biāo)緊貼著主尺可滑動(dòng)，尾尺用來測(cè)量槽的深度。它們測(cè)量的數(shù)值都是由游標(biāo)的線與主尺線之間的距離表示出來為固定螺絲。 游標(biāo)卡尺結(jié)構(gòu)示意圖準(zhǔn)確度： 設(shè)游標(biāo)卡尺上的每一刻度長(zhǎng)為，主尺上每刻度長(zhǎng)為，游標(biāo)上有個(gè)分格，游標(biāo)的總長(zhǎng)與主尺上分格的總長(zhǎng)相等，即： 主尺與游標(biāo)上每個(gè)分格的差值為，稱為該游標(biāo)尺的準(zhǔn)確度。 讀數(shù)：對(duì)于一般的情形，若游標(biāo)線在主尺上的位置讀出的整數(shù)位為，而付尺上的第根刻度線與主尺上的某一刻度線對(duì)齊，則待測(cè)物體的長(zhǎng)度：點(diǎn)修正：我們?cè)谟糜螛?biāo)尺測(cè)量之前必須檢查兩個(gè)線是否對(duì)齊，若由于某種原因兩個(gè)線沒有對(duì)齊，而又要用該游標(biāo)尺測(cè)量時(shí)，那就必須對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。這有兩種情況：A當(dāng)卡口密合時(shí)，游標(biāo)上的線在主尺上的線的右方，如圖14(a)，且游標(biāo)的第根刻度線與主尺上的某一刻度線對(duì)齊，這種情況下說明了在游標(biāo)尺未測(cè)量物體之前尺上已經(jīng)出現(xiàn)了的讀數(shù)了，這個(gè)讀數(shù)就是點(diǎn)修正值，所以在以后沒測(cè)一次就應(yīng)在讀數(shù)上減去點(diǎn)修正值，即測(cè)定植=讀數(shù)-修正值B當(dāng)卡口密合時(shí)，游標(biāo)上線在主尺線左方，如圖14(b)，且且游標(biāo)的第根刻度線與主尺上的某一刻度線對(duì)齊，這種情況下說明了在游標(biāo)尺未測(cè)量物體之前尺上已經(jīng)出現(xiàn)了的讀數(shù)了，這個(gè)讀數(shù)就是點(diǎn)修正值，所以在以后沒測(cè)一次就應(yīng)在讀數(shù)上減去點(diǎn)修正值，即測(cè)定植=讀數(shù)-修正值圖 正修正值圖負(fù)修正值 （2）螺旋測(cè)微器構(gòu)造：由精密的微動(dòng)螺旋桿和一螺旋套組成。圖螺旋測(cè)微計(jì)構(gòu)造圖1尺架2固定測(cè)砧3待測(cè)物體4測(cè)微螺旋桿5螺母套管6固定標(biāo)尺7微分筒8棘輪9制動(dòng)裝置準(zhǔn)確度：螺旋桿可以在螺旋套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其螺距為，螺旋桿是和螺旋柄相連的，在柄上附有沿圓周的刻度，共有個(gè)分格，當(dāng)螺旋桿沿軸線方向前進(jìn)，螺旋桿圓周刻度轉(zhuǎn)過個(gè)分格，即螺旋測(cè)微器的準(zhǔn)確度為 讀數(shù)： 測(cè)量之前，應(yīng)先把卡口閉合，檢查是否有修正。若不需，就可以開始測(cè)量了。測(cè)量時(shí)，將物體放在卡口之間。當(dāng)螺旋桿離待測(cè)物理較遠(yuǎn)時(shí)可用微分筒；當(dāng)螺旋桿快接近待測(cè)物體時(shí)，要用后面的小棘輪，直到聽到“咔、咔”的聲音。然后觀察微分筒邊緣在固定標(biāo)尺上的位置，整數(shù)部分由固定標(biāo)尺上的刻度直接讀出，小于的部分，則由固定標(biāo)尺橫線在微分筒上所在的位置上讀出。則待測(cè)物體的長(zhǎng)度：其中為螺旋柄邊緣在固定標(biāo)尺所處位置的整數(shù)部分，為固定標(biāo)尺橫線在螺旋柄上所對(duì)應(yīng)的位置，為螺旋測(cè)微器的準(zhǔn)確度。圖螺旋測(cè)微器讀數(shù)示意圖 點(diǎn)修正：同理，在測(cè)量之前，一定要檢查是否有點(diǎn)修正值。在測(cè)砧與測(cè)桿之間未放物體（小球）時(shí)，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪，待聽到發(fā)出“咔、咔”的聲音時(shí)即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。然后觀察微分筒“”線與固定標(biāo)尺的橫線是否對(duì)齊。若未對(duì)齊，則此時(shí)的讀數(shù)為零讀數(shù)。零讀數(shù)有正、負(fù)，測(cè)量結(jié)果需予以修正。同樣有種情況，如圖1-7所示。圖 修正值 A當(dāng)卡口密合時(shí)，螺旋桿的邊緣尚未到達(dá)固定標(biāo)尺的線而且固定標(biāo)尺橫線在螺旋柄上所對(duì)應(yīng)的位置為，這種情況下說明了在未測(cè)量物體之前尺上已經(jīng)出現(xiàn)了的讀數(shù)了，這個(gè)讀數(shù)就是點(diǎn)修正值，所以在以后沒測(cè)一次就應(yīng)在讀數(shù)上減去點(diǎn)修正值，即測(cè)定植=讀數(shù)-修正值B當(dāng)卡口密合時(shí)，螺旋桿的邊緣已超過固定標(biāo)尺的線而且固定標(biāo)尺橫線在螺旋柄上所對(duì)應(yīng)的位置為，這種情況下說明了在未測(cè)量物體之前尺上已經(jīng)出現(xiàn)了的讀數(shù)了，這個(gè)讀數(shù)就是點(diǎn)修正值，所以在以后沒測(cè)一次就應(yīng)在讀數(shù)上減去點(diǎn)修正值，即測(cè)定植=讀數(shù)-修正（3）固體密度的測(cè)定直接稱衡法對(duì)于形狀規(guī)則的物體，用游標(biāo)卡尺或千分尺測(cè)量其線度，然后根據(jù)其體積公式計(jì)算它的體積；對(duì)于形狀不規(guī)則、密度分布均勻的物體用量杯測(cè)它的體積，量杯讀數(shù)時(shí)，應(yīng)注意以液體中心面為讀數(shù)基準(zhǔn)，不能以液體與量杯接觸交線為基準(zhǔn)，同時(shí)眼睛位置應(yīng)與液面相平。液體靜力稱衡法用量杯直接稱衡體積其測(cè)量的準(zhǔn)確度低，利用阿基米德原理測(cè)量的準(zhǔn)確度可以大大提高。阿基米德原理指出，物體在液體中減少的重量等于它所排開同體積液體的重量。為此，用物理天平測(cè)得物體在空氣中的質(zhì)量（不考慮空氣的浮力）和浸在水中（全部浸沒）的質(zhì)量，則就等于物體同體積的水的質(zhì)量，若實(shí)驗(yàn)時(shí)，溫度為，該時(shí)水的密度為，則物體的體積為。 （4）液體密度的測(cè)定 直接測(cè)量法：將密度計(jì)直接放在液體里面，觀察液面在密度計(jì)所對(duì)應(yīng)的刻線，所對(duì)應(yīng)的刻線讀數(shù)就是待測(cè)液體密度，直接讀數(shù)即可測(cè)得液體密度。注意不同的液體要用不同的密度計(jì)。稱衡法（密度瓶法）：在一定溫度的條件下，密度瓶的容積是一定的，設(shè)密度瓶容積為，質(zhì)量為，裝滿待測(cè)的液體后其質(zhì)量為，則待測(cè)液體質(zhì)量為：由此可得液體的密度為： 3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量圓柱體的直徑和高各次；（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)鋼珠或鋼線的直徑次；4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理（1）測(cè)圓柱體體積（誤差計(jì)算）儀器名稱：游標(biāo)卡尺 準(zhǔn)確度：直徑高讀數(shù)0點(diǎn)修正值測(cè)定值讀數(shù)0點(diǎn)修正值測(cè)定值1122334455平均值絕對(duì)誤差：相對(duì)誤差：結(jié)果表述：絕對(duì)誤差相對(duì)誤差: 結(jié)果表述:體積的測(cè)量結(jié)果：相對(duì)誤差:絕對(duì)誤差:結(jié)果表述:2、測(cè)鋼珠直徑儀器名稱：螺旋測(cè)微器（） 準(zhǔn)確度：直徑直徑讀數(shù)0點(diǎn)修正值測(cè)定值讀數(shù)0點(diǎn)修正值測(cè)定值16273849510平均值體積的測(cè)量結(jié)果：絕對(duì)誤差: 相對(duì)誤差:結(jié)果表述:5思考題（1）游標(biāo)卡尺的測(cè)量準(zhǔn)確度為，其主尺的最小分度的長(zhǎng)度為，試問游標(biāo)的分度數(shù)（格數(shù)）為多少？以毫米作單位，游標(biāo)的總長(zhǎng)度可能取哪些值？（2）試述游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的零點(diǎn)修正值如何確定？測(cè)定值如何表示？（3）游標(biāo)卡尺讀數(shù)需要估讀嗎，為什么？（4）實(shí)驗(yàn)中所用的水是事先放置在容器里，還是從水龍頭里當(dāng)時(shí)放出來的好，為什么？（5）觀察密度計(jì)刻度是否均勻，若不均勻，為什么？本授課單元參考資料（含參考書、文獻(xiàn)等，必要時(shí)可列出）（注：1.每單元頁面大小可自行添減；2.一個(gè)授課單元為一個(gè)教案；3. “重點(diǎn)”、“難點(diǎn)”、“教學(xué)手段與方法”部分要盡量具體；4.授課類型指：理論課、討論課、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)課、練習(xí)或習(xí)題課，下同。） 實(shí)驗(yàn)二 單擺實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?. 研究單擺振動(dòng)的周期?！緦?shí)驗(yàn)儀器】FD-DB-新型單擺實(shí)驗(yàn)儀【儀器介紹】1. 數(shù)字毫秒計(jì)停表計(jì)時(shí)是以擺輪的擺動(dòng)周期為標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字毫秒計(jì)的計(jì)時(shí)是以石英晶片控制的振蕩電路的頻率為標(biāo)準(zhǔn)。常用的數(shù)字毫秒計(jì)的基準(zhǔn)頻率為100kHz，經(jīng)分頻后可得10kHz、1kHz、0.1kHz的時(shí)標(biāo)信號(hào)，信號(hào)的時(shí)間間隔分別為0.1ms、1ms、10ms。數(shù)字毫秒計(jì)上時(shí)間選擇檔就是對(duì)這幾種信號(hào)的選擇。如選用1ms檔，而在測(cè)量時(shí)間內(nèi)有123個(gè)信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)電路，則數(shù)字顯示為123，即所測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度是123ms或0.123s。對(duì)數(shù)字毫秒計(jì)計(jì)時(shí)的控制有機(jī)控（機(jī)械控制，即用電鍵）和光控（光控制，即用光電門）兩種。光電門是對(duì)數(shù)字毫秒計(jì)進(jìn)行光控的部件，它由聚光燈和光電二極管組成（圖1），當(dāng)光電管被遮光時(shí)產(chǎn)生的電訊號(hào)輸入毫秒計(jì)，控制其計(jì)時(shí)電路?？刂菩盘?hào)又分為和兩種，是測(cè)量遮光時(shí)間的長(zhǎng)度，遮光開始的信號(hào)使計(jì)時(shí)電路的“門”打開，時(shí)標(biāo)信號(hào)依次進(jìn)入毫秒計(jì)的計(jì)數(shù)電路，遮光終了的信號(hào)使計(jì)時(shí)電路的“門”關(guān)閉，時(shí)標(biāo)信號(hào)不能再進(jìn)入計(jì)數(shù)電路，顯示的數(shù)值即遮光時(shí)間的長(zhǎng)度。使用時(shí)，是測(cè)量?jī)纱握诠庵g的時(shí)間間隔，第一次開始遮光時(shí)，計(jì)時(shí)電路和“門”打開，第二次再遮光時(shí)，“門”才關(guān)閉，顯示的數(shù)值就是兩次遮光的時(shí)間間隔。一般測(cè)量多選用檔。為了在一次測(cè)量之后，消去顯示的數(shù)字，毫秒計(jì)上設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)置零機(jī)構(gòu)，自動(dòng)置零時(shí)還可調(diào)節(jié)以改變顯示時(shí)間的長(zhǎng)短。當(dāng)測(cè)完一次之后來不及置零時(shí)，則最后顯示的是兩次被測(cè)時(shí)間的累計(jì)。圖3是數(shù)字毫秒計(jì)面板的示意圖，所用儀器的實(shí)際面板可參閱儀器說明書?！緦?shí)驗(yàn)原理】（1）周長(zhǎng)與擺長(zhǎng)的關(guān)系：一根長(zhǎng)為不能伸縮的細(xì)線，上端固定，下端懸掛一質(zhì)量為的小球，設(shè)細(xì)線質(zhì)量比小球質(zhì)量小很多，可以將小球當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)，將小球略微推動(dòng)后，小球在重力作用下可在豎直平面內(nèi)來回?cái)[動(dòng)，這種裝置稱為單擺，如圖所示。單擺往返擺動(dòng)一次所需要的時(shí)間稱為單擺的周期，可以證明，當(dāng)擺幅很小時(shí)，單擺周期滿足以下公式： （1）當(dāng)然，這種理想的單擺實(shí)際上是不存在的，因?yàn)閼揖€是有質(zhì)量的，實(shí)驗(yàn)中采用了半徑為r的金屬小球來代替質(zhì)點(diǎn)。所以，只有當(dāng)小球質(zhì)量遠(yuǎn)大于懸線的質(zhì)量，而它的半徑雙遠(yuǎn)小于懸線長(zhǎng)度時(shí)才能將小球作為質(zhì)點(diǎn)來處理，并可由（1）式進(jìn)行計(jì)算。但此時(shí)必須將懸掛點(diǎn)與球心之間的距離作為擺長(zhǎng)。如固定擺長(zhǎng)L，測(cè)出相應(yīng)的振動(dòng)周期T，即可由（1）式求g。也可以逐次改變擺長(zhǎng)L，測(cè)量各相應(yīng)的周期T，再求出，最后在坐標(biāo)紙上作出圖。如圖是一條直線，說明與L成正比關(guān)系。在直線上選到兩點(diǎn)P1(L1,T12)和P2(L2,T22)，由兩點(diǎn)式求得斜率；再從求得重力加速度，即： （2）【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】1) 調(diào)節(jié)好各實(shí)驗(yàn)儀器。2) 固定擺長(zhǎng)，改變擺角求得g：擺線長(zhǎng)度L1，擺球直徑2L2分別為：L1=_ cm 2 L2=（2.0000.002）cm總的擺長(zhǎng)為： L=L1 + L2 =_cm 表21L/mT/s第1次第2次第3次第4次第5次平均值T20.350.400.450.500.55由表1數(shù)據(jù)作T2-L圖，并進(jìn)行直線擬合,即得T2-L關(guān)系圖，并求直線的斜率和值。并用表1中的數(shù)據(jù)求及其誤差?！舅伎紗栴}】1 擺錘從平衡位置移開的距離為擺長(zhǎng)的幾分之一時(shí)，擺角約為5？2 用長(zhǎng)為1m的單擺測(cè)重力加速度，要求結(jié)果的相對(duì)誤差不大于0.4%時(shí),測(cè)量擺長(zhǎng)和周期的絕對(duì)誤差不應(yīng)超過多大？若用精度0.1s的停表去測(cè)周期，應(yīng)連續(xù)測(cè)多少個(gè)周期？在此測(cè)量中，如取5而又忽略對(duì)的影響時(shí)，能給重力加速度的測(cè)量造成多大的系統(tǒng)誤差？磁鋼【注意事項(xiàng)】1) 小球必須在與支架平行的平面內(nèi)擺動(dòng)，不可做橢圓運(yùn)動(dòng)。檢驗(yàn)辦法是在集成霍耳開關(guān)的輸出端，即V-和Vout間 加一個(gè)發(fā)光二極管(5V)，檢驗(yàn)發(fā)光二極管在小球經(jīng)過平衡位置時(shí)是否閃亮，可知小球是否在一個(gè)平面內(nèi)擺動(dòng)。2) 集成霍耳傳感器與磁鋼之間距離在1.0cm左右。若擺球擺動(dòng)時(shí)傳感器感應(yīng)不到信號(hào)，將擺球上的磁鋼換個(gè)面裝上即可。請(qǐng)勿用力拉動(dòng)霍耳傳感器，以免損壞。3)由于本儀器采用微處理器對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，有可能受到外部干擾信號(hào)的影響使微處理器處于非正常狀態(tài)，如出現(xiàn)此情況按復(fù)位鍵即可。靜電場(chǎng)的描繪【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、圓柱形電容器中等勢(shì)線分布的模擬測(cè)繪。2、兩根無限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線周圍等勢(shì)線分布的模擬測(cè)繪。3、測(cè)量?jī)?nèi)電極直徑，安置模擬模型?！緦?shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備】EQC3型靜電場(chǎng)描跡儀、導(dǎo)電紙、靜電場(chǎng)電源、復(fù)寫紙、自備坐標(biāo)紙兩張(16開)等。【實(shí)驗(yàn)原理】一般情況下，帶電體的形狀比較復(fù)雜，很難用理論方法進(jìn)行計(jì)算。用實(shí)驗(yàn)手段直接研究或測(cè)繪靜電場(chǎng)通常也很困難。因?yàn)閮x表（或起探測(cè)頭）放入靜電場(chǎng)，總要被測(cè)場(chǎng)原有分布狀態(tài)發(fā)生畸形。所以，人們常用“模擬法”間接測(cè)繪靜電場(chǎng)的分布。模擬法是用一種易于實(shí)現(xiàn)、便于測(cè)量的物理狀態(tài)或過程的研究去代替另一種不易實(shí)現(xiàn)、不便測(cè)量的狀態(tài)或過程的研究。電場(chǎng)強(qiáng)度E是一個(gè)矢量。因此，先確定電位情況。我們可以先測(cè)得等位面，再根據(jù)電力線與等位面處處正交的特點(diǎn)，作出電力線，則整個(gè)電場(chǎng)的分布就可以用幾何圖形清楚地表示出來。有了電位U值的分布，由E=-U便可求出E的大小和方向。整個(gè)電場(chǎng)就確定了。如果兩種場(chǎng)遵守的物理規(guī)律形式上相似,就可以用便于測(cè)量的場(chǎng)代替不易測(cè)量的場(chǎng)。這種實(shí)驗(yàn)方法叫做模擬法.用穩(wěn)恒電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)是研究靜電場(chǎng)的一種最簡(jiǎn)便的方法.靜電場(chǎng)和恒流場(chǎng)都遵守拉普拉斯方程.例如這兩種場(chǎng)都可以引入電位U,都遵守高斯定理.如果恒流場(chǎng)的電極與靜電場(chǎng)中的帶電導(dǎo)體形狀、位置及電位都相同,這兩種場(chǎng)在空間的分布就完全相同.二共軸無限長(zhǎng)均勻帶電圓柱體間的靜電場(chǎng)：帶電體激發(fā)的電場(chǎng)，分布在三維空間，但無限長(zhǎng)均勻帶電柱體的電場(chǎng)分布往往具有柱對(duì)稱性，其電力線總是在垂直于帶電柱體表面的平面內(nèi)。因此模擬用的電流場(chǎng)只須在一個(gè)平面內(nèi)，即導(dǎo)電質(zhì)只要充滿這一平面就行了。下面給出這種電場(chǎng)的理論計(jì)算公式，以便將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論值進(jìn)行比較。如圖3-1-1所示,電源電壓為U,小圓半徑為a，電位為U，大圓半徑為b，電位為U，在電場(chǎng)中距軸心為r處的電位為U，則U=U- （3-1-1）根據(jù)高斯定理，無限長(zhǎng)圓柱的場(chǎng)強(qiáng)為 E=(當(dāng)art,所以式 (2-6-3) 可近似寫成 = (2-6-4) 測(cè)量線脹系數(shù)的主要問題，是怎樣測(cè)準(zhǔn)溫度變化引起長(zhǎng)度的微小變化。本實(shí)驗(yàn)是利用FELEA線膨脹系數(shù)測(cè)定儀測(cè)量微小長(zhǎng)度的變化?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1. 實(shí)驗(yàn)開始前，先詳細(xì)閱讀FELEA線膨脹系數(shù)測(cè)定儀說明書。2. 接通電加熱器與溫控儀輸入輸出接口和溫度傳感器的航空插頭。3. 用米尺測(cè)量金屬棒長(zhǎng)，旋松千分表固定架螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)固定架至使被測(cè)樣品(8400mm金屬棒)能插入紫銅管內(nèi)，再插入低導(dǎo)熱體(不銹鋼)用力壓緊后轉(zhuǎn)動(dòng)固定架，在安裝千分表架時(shí)注意被測(cè)物體與千分表測(cè)量頭保持在同一直線。4. 安裝千分表在固定架上，并且扭緊螺栓，不使千分表轉(zhuǎn) 動(dòng)，再向前移動(dòng)固定架，使千分表讀數(shù)值在0.20.4mm處，固定架給予固定。然后稍用力壓一下千分表滑絡(luò)端，使它能與絕熱體有良好地接觸，再轉(zhuǎn)動(dòng)千分表圓盤讀數(shù)為零。5. 接通溫控儀的電源設(shè)定需加熱的值 一般可分別增加溫度為20、30、40、50，按確定鍵開始加熱。6. 當(dāng)顯示值上升到大于設(shè)定值，電腦自動(dòng)控制到設(shè)定值，正常情況下在0.30左右波動(dòng)一、二次，同學(xué)可以記錄和，并通過公式=計(jì)算線膨脹系數(shù)并考查其線性情況。7. 換不同的金屬棒樣品，分別測(cè)量并計(jì)算各自的線膨脹系數(shù)，與理論參考值比較，考查誤差情況?！緮?shù)據(jù)記錄】參考表格：表（1） 金屬線脹系數(shù)的測(cè)量金屬棒=_【數(shù)據(jù)處理】FD-LEA 線膨脹系數(shù)測(cè)定儀一、 概 述FD-LEA線膨脹系數(shù)測(cè)定儀是對(duì)固體線膨脹系數(shù)的一種直讀式測(cè)定儀，在大專院校的普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)物質(zhì)的熱脹冷縮的特性可做出定量考查，并可對(duì)金屬的線膨脹系數(shù)做精確測(cè)量計(jì)算。物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)，原長(zhǎng)為的物體受熱后伸長(zhǎng)量與其溫度的增加量近似成正比，與原長(zhǎng)也成正比，即：=。式中為固體的線膨脹系數(shù)。實(shí)驗(yàn)證明：不同材料的線膨脹系數(shù)是不同的。同學(xué)可對(duì)已配備的實(shí)驗(yàn)鐵棒、銅棒、鋁棒進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算其線膨脹系數(shù)。該儀器的恒溫控制由高精度數(shù)字溫度傳感器與單片電腦設(shè)定，讀數(shù)精度為0.1，可加熱溫度控制范圍為室溫-80。二、用途1、測(cè)量鐵、銅、鋁棒的線膨脹系數(shù)。2、測(cè)量其它固體物質(zhì)的線膨脹系數(shù)(要求加工成8400mm的圓棒)。3、分析影響測(cè)量精度的諸因素。4、觀察某些合金材料在金相組織發(fā)生變化溫度附近，出現(xiàn)線膨脹量的突變現(xiàn)象。5、掌握使用千分表和溫度控制儀的操作方法。三、技術(shù)指標(biāo)1、溫度讀數(shù)精度：0.1 。2、溫度控制精度：0.1/Min。3、溫度控制范圍：室溫80。4、伸長(zhǎng)量測(cè)量精度：0.001mm，最大測(cè)量范圍為01mm。5、溫控儀使用環(huán)境和外型尺寸：1)輸入電源：220V10% 50Hz60Hz2)濕 度：85%3)溫 度：0404)外型尺寸：315250140(mm)5)儀器重量：約3kg6、電加熱恒溫箱外型尺寸：56012020 (mm)四、電加熱箱的結(jié)構(gòu)和使用要求1、結(jié)構(gòu)如圖(1)： (圖1)1、托架 2、隔熱盤A 3、隔熱頂尖 4、導(dǎo)熱襯托A 5、加熱器 6、導(dǎo)熱均勻管7、導(dǎo)向塊 8、被測(cè)材料 9、隔熱罩 10、溫度傳感器 11、導(dǎo)熱襯托B 12、隔熱棒13、隔熱盤B 14、固定架 15、千分表 16、支撐螺釘 17、堅(jiān)固螺釘2、使用要求1)被測(cè)物體控制于8400mm尺寸；2)整體要求平穩(wěn)，因伸長(zhǎng)量極小，故儀器不應(yīng)有振動(dòng)；3)千分表安裝須適當(dāng)固定 (以表頭無轉(zhuǎn)動(dòng)為準(zhǔn))且與被測(cè)物體有良好的接觸(讀數(shù)在0.20.3mm處較為適宜，然后再轉(zhuǎn)動(dòng)表殼校零)；4)被測(cè)物體與千分表探頭需保持在同一直線。五、恒溫控制儀使用說明1、面板操作簡(jiǎn)圖如下圖(2)圖 (2)1)當(dāng)面板電源接通數(shù)字顯示為FdHc表示本公司符號(hào)產(chǎn)品即自動(dòng)轉(zhuǎn)向A.表示當(dāng)時(shí)傳感器溫度，b= =.=表示等待設(shè)定溫度。2)按升溫鍵，數(shù)字即由零逐漸增大至用戶所需的設(shè)定值，最高可選80。3)如果數(shù)字顯示值高于用戶所需要的溫度值，可按降溫鍵，直至用戶所需要的設(shè)定值。4)當(dāng)數(shù)字設(shè)定值達(dá)到用戶所需的值時(shí)，即可按確定鍵，開始對(duì)樣品加熱，同時(shí)指示燈亮，發(fā)光頻閃與加熱速率成正比。5)確定鍵的另一用途可作選擇鍵，可選擇觀察當(dāng)時(shí)的溫度值和先前設(shè)定值。6)用戶如果需要改變?cè)O(shè)定值可按復(fù)位鍵，重新設(shè)置。六、系數(shù)測(cè)試方法1、接通電加熱器與溫控儀輸入輸出接口和溫度傳感器的航空插頭。2、旋松千分表固定架螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)固定架至使被測(cè)樣品(8400mm金屬棒)能插入紫銅管內(nèi)，再插入低導(dǎo)熱體(不銹鋼)用力壓緊后轉(zhuǎn)動(dòng)固定架，在安裝千分表架時(shí)注意被測(cè)物體與千分表測(cè)量頭保持在同一直線。3、安裝千分表在固定架上，并且扭緊螺栓，不使千分表轉(zhuǎn) 動(dòng)，再向前移動(dòng)固定架，使千分表讀數(shù)值在0.20.4mm處，固定架給予固定。然后稍用力壓一下千分表滑絡(luò)端，使它能與絕熱體有良好地接觸，再轉(zhuǎn)動(dòng)千分表圓盤讀數(shù)為零。4、接通溫控儀的電源設(shè)定需加熱的值 一般可分別增加溫度為20、30、40、50，按確定鍵開始加熱。5、當(dāng)顯示值上升到大于設(shè)定值，電腦自動(dòng)控制到設(shè)定值，正常情況下在0.30左右波動(dòng)一、二次，同學(xué)可以記錄和，并通過公式=計(jì)算線膨脹系數(shù)并考查其線性情況。6、換不同的金屬棒樣品，分別測(cè)量并計(jì)算各自的線膨脹系數(shù)，與理論參考值比較，考查誤差情況。空氣比熱容比測(cè)定實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?用絕熱膨脹法測(cè)定空氣的比熱容比。 觀察熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律。 學(xué)習(xí)氣體壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器的原理及使用方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】 貯氣瓶，溫度計(jì)，空氣比熱容比測(cè)定儀?！緦?shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟】氣體由于受熱過程不同，有不同的比熱容。對(duì)應(yīng)于氣體受熱的等容及等壓過程，氣體的比熱容有定容比熱容和定壓比熱容。定容比熱容是將氣體在保持體積不變的情況下加熱，當(dāng)其溫度升高時(shí)所需的熱量；而定壓比熱容則是將氣體在保持壓強(qiáng)不變的情況下加熱，當(dāng)其溫度升高時(shí)所需的熱量。顯然，后者由于要對(duì)外作功而大于前者，即。氣體的比熱容比定義為定壓比熱容和定容比熱容之比數(shù)字電壓表1-進(jìn)氣活塞；2-放氣活塞；3-AD590；4-氣體壓力傳感器；5-704膠粘劑圖4-4-1 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖 (4-4-1) 是一個(gè)重要的物理量，經(jīng)常出現(xiàn)在熱力學(xué)方程中。 我們以貯氣瓶?jī)?nèi)空氣作為研究的熱學(xué)系統(tǒng)，試進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)過程：(1) 首先打開放氣活塞2，貯氣瓶與大氣相通，再關(guān)閉放氣活塞2，瓶?jī)?nèi)充滿與周圍空氣同溫同壓的氣體。(2) 打開進(jìn)氣活塞1，用充氣球向瓶?jī)?nèi)打氣，充入一定量的氣體，然后關(guān)閉進(jìn)氣活塞1。此時(shí)瓶?jī)?nèi)空氣被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高。等待內(nèi)部氣體溫度穩(wěn)定，即達(dá)到與周圍溫度(室溫)平衡，此時(shí)的氣體處于狀態(tài)。(3) 迅速打開放氣活塞2，使瓶?jī)?nèi)氣體與大氣相通，當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)降到時(shí)，立即關(guān)閉放氣活塞2，將有體積為的氣體