仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告-固體線膨脹系數(shù)的測(cè)量

PAGE1PAGE12011年_11月_4_日第_10周星期_五_上午□下午□ 大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告固體線膨脹系數(shù)的測(cè)量院系名稱：信息科學(xué)與工程專業(yè)班級(jí)：電信1006姓名：和學(xué)號(hào)：201046831114固體線膨脹系數(shù)的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、知道分光計(jì)結(jié)構(gòu)及使用方法，會(huì)調(diào)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直儀器；2、了解研究和測(cè)量熱膨脹系數(shù)的意義及其應(yīng)用。3、學(xué)習(xí)用光杠桿法測(cè)量微小長(zhǎng)度變化，會(huì)測(cè)定金屬棒的線脹系數(shù)；二、實(shí)驗(yàn)原理各種材料熱脹冷縮的強(qiáng)弱是不同的，為了定量區(qū)分它們，人們找到了表征這種熱脹冷縮特性的物理量，線脹系數(shù)和體脹系數(shù)。線膨脹是材料在受熱膨脹時(shí)，在一維方向上的伸長(zhǎng)。在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長(zhǎng)度都會(huì)增加，設(shè)物體加熱后，物體伸長(zhǎng)了,則有上式表明，物體受熱后其伸長(zhǎng)量與溫度的增加量成正比，和原長(zhǎng)也成正比。比例系數(shù)稱為固體的線脹系數(shù)。體膨脹是材料在受熱時(shí)體積的增加，即材料在三維方向上的增加。體膨脹系數(shù)定義為在壓力不變的條件下，溫度升高1K所引起的物體體積的相對(duì)變化，。一般情況下，固體的體脹系數(shù)為其線脹系數(shù)的3倍，本實(shí)驗(yàn)主要介紹固體線膨脹系數(shù)的測(cè)量方法。線膨脹是材料在受熱膨脹時(shí)，在一維方向上的伸長(zhǎng)。在一定的溫度范圍內(nèi)，固體受熱后，其長(zhǎng)度都會(huì)增加，設(shè)物體原長(zhǎng)為L(zhǎng)，由初溫t1加熱至末溫t2，物體伸長(zhǎng)了△L，則線膨脹系數(shù)滿足：即上式中△L是個(gè)極小的量，我們采用光杠桿測(cè)量。光杠桿法測(cè)量△L，如下圖（見(jiàn)教材楊氏模量原理）當(dāng)金屬桿伸長(zhǎng)時(shí)，從望遠(yuǎn)鏡中可讀出待測(cè)桿伸長(zhǎng)前后叉絲所對(duì)標(biāo)尺的讀數(shù)b1、b2，這時(shí)有則固體線膨脹系數(shù)為：三、實(shí)驗(yàn)儀器尺讀望遠(yuǎn)鏡、米尺、固體線膨脹系數(shù)測(cè)定儀、銅棒、光杠桿、溫度計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、在實(shí)驗(yàn)界面單擊右鍵選擇“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”2、調(diào)節(jié)平面鏡至豎直狀態(tài)3、打開(kāi)望遠(yuǎn)鏡視野，并調(diào)節(jié)方位、聚焦、目鏡使得標(biāo)尺刻線清晰，且中央叉絲讀數(shù)為0.0mm4、單擊銅棒測(cè)量長(zhǎng)度，單擊溫度計(jì)顯示銅棒溫度，打開(kāi)電源加熱，記錄每升高10度時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)直至溫度升高到90度止5、單擊卷尺，分別測(cè)量l、Dt(℃)b(mm)100203.7307.54011.25015.160197022.58026.29030.16、以t為橫軸，b為縱軸作b-t關(guān)系曲線，求直線斜率k五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理L(mm)571.1l(mm)71.8D(mm)1885．2b隨t的變化表溫度t℃102030405060708090伸長(zhǎng)長(zhǎng)度bmm03．77．511.215.11922.526.230.1由圖知：K=0.376mm/°C得到固體線膨脹系數(shù)為1.25×10

-5六、思考題1．

對(duì)于一種材料來(lái)說(shuō)，線脹系數(shù)是否一定是一個(gè)常數(shù)？為什么？答：不是；同種材料在不同的溫度區(qū)域線脹系數(shù)不同，如某些合金，在金相組織發(fā)生變化的溫度附近會(huì)出現(xiàn)線脹系數(shù)的突變。2．

你還能想出一種測(cè)微小長(zhǎng)度的