線膨脹系數(shù)測定實驗

線膨脹系數(shù)測定實驗第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三測量固體的線膨脹系數(shù)預(yù)習(xí)提要實驗?zāi)康膶嶒炂鞑膶嶒炘韺嶒瀮?nèi)容數(shù)據(jù)處理課后思考第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三一、預(yù)習(xí)提要測量固體線膨脹系數(shù)的原理和方法光杠桿放大原理及放大倍數(shù)的計算尺讀望遠鏡的使用設(shè)計待測量的數(shù)據(jù)記錄表格第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三二、實驗?zāi)康恼莆展飧軛U測量物體長度微小變化的方法觀察物體的線膨脹現(xiàn)象，并學(xué)會一種測量金屬的線膨脹系數(shù)的方法第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三三、實驗裝置加熱裝置反光鏡直標(biāo)尺望遠鏡溫度計第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三四、實驗原理1、背景：“熱脹冷縮”現(xiàn)象是絕大多數(shù)物體的共性。在工程計算、材料的焊接和加工過程中都必須對物體這種熱脹冷縮的特性加以考慮，定量地分析它所引起的結(jié)構(gòu)變化。各種材料的熱膨脹系數(shù)，是定量分析熱膨脹問題的依據(jù)，用實驗方法測定熱膨脹系數(shù)，則是最簡便的途徑。第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三2、概念線膨脹——一般情況下，固體受熱后長度的增加稱為線膨脹。線膨脹系數(shù)——實驗證明，長度為的固體受熱膨脹后，其相對伸長量dL/L與溫度變化dt成正比，寫成等式為：

其中，比例系數(shù)

稱為固體線膨脹系數(shù)。第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三3、光杠桿T:望遠鏡；M:光杠桿(反光鏡)；P:標(biāo)尺；C:有孔圓柱體；m,c:金屬桿受熱膨脹后的光杠桿和圓柱體；a:光杠桿長度；D:光杠桿距標(biāo)尺距離.第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三4、公式推導(dǎo)假設(shè)當(dāng)溫度由變至?xí)r，長度由變至，對（1）式積分，得將（2）中展開成級數(shù)，得因為甚小，故上式二次項以后各項可略去，代回到（2）式，得第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三故又將（5）代入到（4），得第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三五、實驗內(nèi)容1測量前的調(diào)整

1)調(diào)節(jié)光杠桿小鏡鏡面鉛直（目估），保證鏡面與望遠鏡等高共軸；

2)光杠桿前兩足放在平臺槽內(nèi)，后足放在圓柱體上柱面，保持光杠桿的臂長與鏡面垂直。第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三五、實驗內(nèi)容2用望遠鏡找通過光杠桿鏡面反射的標(biāo)尺的像

1)標(biāo)尺豎直，其零刻度線盡量與望遠鏡光軸等高；

2)通過望遠鏡的“缺口”和“準(zhǔn)星”觀察光杠桿鏡面標(biāo)尺的像（可調(diào)望遠鏡與反光鏡等高，調(diào)反光鏡傾角）；

3)調(diào)目鏡看到清楚的叉絲，調(diào)物鏡看到清晰的標(biāo)尺像，并使兩者無視差；

4)調(diào)反光鏡傾角和望遠鏡俯仰角，使叉絲橫線對準(zhǔn)標(biāo)尺像的0刻度線或其附近。第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三五、實驗內(nèi)容3測量

1)測量平面鏡到標(biāo)尺的距離D，如右圖所示。其中和分別為室溫時上叉絲和中叉絲所對應(yīng)的標(biāo)尺的刻度。第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三3測量

2)記錄室溫t1及此時望遠鏡目鏡中叉絲所對準(zhǔn)的標(biāo)尺刻度，對金屬桿進行加熱，溫度達到t2時記錄望遠鏡目鏡中叉絲所對準(zhǔn)的標(biāo)尺刻度；然后再對金屬桿降溫，溫度達到t2和t1時分別記錄標(biāo)尺的刻度和。

3)記錄金屬桿的原長（實驗室給出）；測量光杠桿后腳尖到前腳連線的垂直距離：將光杠桿在白紙上按一下，留下三足尖印，然后用卡尺測量出足尖A與足尖B、C連線的垂直距離。第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三六、數(shù)據(jù)處理求和的平均值計算線膨脹系數(shù)第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三計算不確定度由實驗室給出；第十六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期三六、課后思考試分析兩根材料相同,粗細、長度不同的金屬棒,在同樣的溫度變化范圍內(nèi),它們的線膨脹系數(shù)是否相同?膨脹量是否相同