实验二 金属线胀系数的测定.docVIP

实验十四 金属线胀系数的测量 一、实验目的 学习利用光杠杆测量金属棒的线胀系数的方法。 二、实验仪器 线胀系数测定装置，光杠杆，尺度望远镜，温度计，钢卷尺，待测金属棒。 三、实验原理 固体的长度一般随温度的升高而增加，其长度和温度t之间的关系为 （1） 式中为温度时的长度，a、?、…是和被测物质有关的，常温下可以忽略，则式（1）可写成 （2） 此处α就是通常所称的线胀系数，单位是。 设物体在温度时的长度为L，温度升到时，其长度增加δ，根据式（2），可得 ，由此二式相比消去，整理后得出 （3） 由于δ和相比甚小，，所以式（3）可近似写成 （4） 显然，固体线胀系数的物理意义是当温度变化1℃时，固体长度的相对变化值。 测量线胀系数的主要问题，是怎样测准温度变化引起长度的微小变化δ。本实验是利用光杠杆测量微小长度的变化。本实验中用光杠杆和望远镜标尺组来对其进行测量。实验时将待测金属棒直立在线胀系数测定仪的金属筒中，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足尖置于固定的台上。设在温度时，通过望远镜和光杠杆的平面镜，看见直尺上的刻度刚好在望远镜中叉丝横线（或交点）处，当温度升至时，直尺上刻度移至叉丝横线上，则根据光杠杆原理（参阅实验八），可得 （5） 式是D为光杠杆镜面到直尺的距离，z为光杠杆后足尖到二前足尖联线的垂直距离。将式（5）代入式（4），则 （6） 三、实验内容 1．L三次，取平均值。然后将其插入仪器的大圆柱形筒中。注意，棒的下端点要和基座紧密接触。 2． 3．,其后脚尖踏到金属棒顶端,前两脚尖踏入凹槽内。平面镜要调到铅直方向。望远镜和标尺组要置于光杠杆前约1米距离处，标尺调到垂直方向。调节望远镜的目镜，使标尺的像最清晰并且与十字横线间无视差。记下标尺的读数d1。 4．t1后，给仪器通电加热，待温度计的读数稳定后，记下温度t2以及望远镜中标尺的相应读数d2。 5．D。取下光杠杆放在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用铅笔通过前两足迹联成一直线，再由后足迹引到此直线的垂线，用标尺测出垂线的距离h。 注意事项 1。线胀系数测定装置上的金属筒不要固定紧，否则金属筒受热膨胀将引起整个仪器变形，产生较大的误差。2．在测量过程中，要注意保持光杠杆及望远镜位置的稳定。 四、数据处理 1． 2． 五、思考1． 2． 3． 4．L的方案吗？