金屬線脹系數(shù)的測(cè)定--南昌大學(xué)-物理實(shí)驗(yàn)(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱： 金屬線脹系數(shù)的測(cè)定 學(xué)院： 理學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 應(yīng)用物理學(xué)152班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： B102 座位號(hào)： 26 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 第八周星期四上午10點(diǎn)開(kāi)始 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 學(xué)會(huì)用千分表法測(cè)量金屬桿長(zhǎng)度的微小變化。 2、 測(cè)量金屬桿的線膨脹系數(shù)。二、 實(shí)驗(yàn)儀器：加熱箱和恒溫控制儀。1、 加熱箱的結(jié)構(gòu)和使用要求 ：1) 結(jié)構(gòu)如圖1。2) 使用要求a) 被測(cè)物體約為8mm×400mm；b) 整體要求平穩(wěn)，因伸長(zhǎng)量極小，故儀器不應(yīng)有振動(dòng)；c) 千分表安裝須適當(dāng)固定（以表頭

2、無(wú)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）； d) 被測(cè)物體與千分表探頭需保持在同一直線。2、 恒溫控制儀使用說(shuō)明面板操作簡(jiǎn)圖，如圖2所示。圖21) 當(dāng)電源接通時(shí)，面板上數(shù)字顯示為FdHc，然后即刻自動(dòng)轉(zhuǎn)向A××.×表示當(dāng)時(shí)傳感器溫度，即t1. 再自動(dòng)轉(zhuǎn)為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實(shí)驗(yàn)者所選的設(shè)定值，最高可選80。3) 如果數(shù)字顯示值高于實(shí)驗(yàn)者所設(shè)定的溫度值，可按降溫鍵，直至達(dá)到設(shè)定值。4) 當(dāng)數(shù)字達(dá)到設(shè)定值時(shí)，即可按確定鍵，開(kāi)始對(duì)樣品加熱，同時(shí)指示燈會(huì)閃亮

3、，發(fā)光頻閃與加熱速率成正比。5) 確定鍵的另一用途是可作選擇鍵，可選擇觀察當(dāng)時(shí)的溫度值和先前設(shè)定值。6) 如果需要改變?cè)O(shè)定值可按復(fù)位鍵，重新設(shè)置。三、 實(shí)驗(yàn)原理：一般固體的體積或長(zhǎng)度，隨溫度的升高而膨脹，這就是固體的熱膨脹。絕大多數(shù)固定材料，其長(zhǎng)度是隨溫度的升高而增加的，這一現(xiàn)象稱為線膨脹。設(shè)物體的溫度改變t時(shí)其長(zhǎng)度改變量為L(zhǎng)，如果t足夠小，則t與L成正比，并且也與物體原長(zhǎng)L成正比，因此有L=Lt上式中比例系數(shù)稱為固體的線膨脹系數(shù)，其物理意義是溫度每升高1時(shí)物體的伸長(zhǎng)量與它在0時(shí)長(zhǎng)度之比。設(shè)在溫度為0時(shí)，固體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0,當(dāng)溫度升高t時(shí)，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)t，則有(Lt-L0)/ L0=t即Lt= L

4、0（1+t）如果金屬桿在溫度為t1，t2時(shí)，其長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1，L2，則可得出L1= L0（1+t）L2= L0（1+t）又因?yàn)長(zhǎng)1與L2非常接近，所以L1/L21，于是可得到如下結(jié)果：=(L2-L1)L1(t2-t1)所以，測(cè)得L1，L2，t1和t2，就可求得值四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：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. 使金屬桿一端與隔熱頂尖緊密接觸。3. 調(diào)節(jié)千分表帶絕熱頭的測(cè)量桿，使其剛好與金屬桿的自由端接觸。4. 接通恒溫控制儀的電源，設(shè)定需要加熱的值為65，按確定鍵開(kāi)始加熱，在達(dá)到設(shè)定溫度后降溫至室溫，降溫時(shí)也應(yīng)讀數(shù)。注視恒溫控制儀，每隔5讀一次讀數(shù)，同時(shí)

5、讀出千分表的示數(shù)，將相應(yīng)的讀數(shù)t1，t2tn，n1，n2nn記在表格里。5. 顯然，金屬桿各時(shí)刻上升的溫度是t2-t1，t3-t2，tn-tn-1，相應(yīng)的伸長(zhǎng)量是n2-n1，n3-n2，nn-nn-1，則nn-n1=L1（tn-t1）即=(n2-n1)L1(t2-t1)=nL1t 由此可知，線膨脹系數(shù)是以nn-n1為縱坐標(biāo)、以tn-t1為橫坐標(biāo)的實(shí)驗(yàn)曲線的斜率。把各測(cè)量值填入下表，作nn-n1與tn-t1的曲線，先算出L1，再求出。另外還可根據(jù)上式來(lái)計(jì)算出。因?yàn)殚L(zhǎng)度的測(cè)量是連續(xù)進(jìn)行的，故用逐差法對(duì)n進(jìn)行處理。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：1. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：編號(hào)12345678tn/25.02

6、7.530.032.535.037.540.042.545.0(tn-t1)/02.55.07.510.012.515.017.520.0nn/mm0.00050.00490.01060.01900.02780.03490.04740.06360.0805(nn-n1)/mm00.00440.01010.01850.02730.03440.04690.06310.0800n0.00570.00740.00880.00710.01250.1620.0169次數(shù)91011121314tn/47.550.052.555.057.560.062.565.0(tn-t1)/22.525.027.530.

7、032.535.037.540.0nn/mm0.09800.11400.12830.14340.15880.17290.17720.1914(nn-n1)/mm0.09750.11350.12780.14290.15830.17240.17670.1909n0.01750.01600.01430.01510.01540.01412. 圖像法：以nn-n1為縱坐標(biāo)、以tn-t1為橫坐標(biāo)作圖：因?yàn)镽2=0.9841，故數(shù)據(jù)的正相關(guān)性很高?？傻肔1=0.005，又因L1=400mm，=0.005L1=0.=1.25×10-5-13. 逐差法：n=0. mmnA=(n-n)2n-1=0.0016 mm， nB=0.001 mmun=nA2+nB21.89×10-4 mm同理t=17.5, t=2.5, tA=0 ，tB=0.2ut=tA2+tB2=0.2 =nL1t=0.×2.5=六、誤差分析：七、思考題：1、如果溫度已上升超過(guò)你計(jì)劃記錄的一兩個(gè)讀數(shù)，可你還沒(méi)來(lái)得