金属杆热膨胀实验.ppt

小组成员：王鑫滨，李胤，陈雁泽 器材选择： 固体线胀系数测量仪 光杠杆 尺读望远镜 金属杆 钢卷尺 实验原理 固体受热后其长度的增加称为线膨胀。经验表明，在一定的温度范围内，原长为 的物体，受热后其伸长量 与其温度的增加量 近似成正比，与原长 亦成正比，即 ΔL=αLΔt （1） 式中的比例系数 α称为固体的线膨胀系数。 为测量线胀系数，由（1）式可知，测量出t1时杆长 L、受热后温度达 t2时的伸长量 和受热前后的温度 t1及t2 ，则该材料在（ t1 ， t2 ）温区的线胀系数为： ΔL 其物理意义是固体材料在（t1,t2）温区内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为（℃）-1 α= L(t2-t1) (2) 线胀系数的测量 线胀系数是选材的一项重要指标，不同材料的线胀系数是不同的，塑料的线胀系数最大，其次是金属、殷钢，石英的线胀系数很小，因此，殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。 下表给出了几种材料的线胀系数。 钢 铁 铝 玻璃 陶瓷 殷钢 石英 10-5 10-5 10-5 10-6 10-6 10-6 10-7 ⊿L是一个微小变化量。以金属为例，若原长为 300mm，温度变化100℃，金属的线胀系数 约为10-5℃-1，可以估计出⊿L ≈0.30mm。 考虑到测量方便和测量精度，本实验采用光杠杆法测量。 光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和标尺组成的。 实验步骤： 1.用钢卷尺测量(一次)待测金属杆的原长L后，将其放入线胀系数测定仪的加热金属圆筒中。 2.调节光杠杆的前后足尖的长度 l,将光杠杆的后足尖置于待测铜管的上端，二前足尖置于固定台上的沟槽中，镜面竖直放置。 3. 在光杠杆前1~1.2m处放置望远镜及标尺架，调节望远镜及标尺架处于水平且与平面镜等高。 4.调节望远镜及标尺架的位置和望远镜的仰角，沿望远镜轴线方向（借助望远镜上的准星）能通过镜面看到标尺（实际是看到标尺在镜后 的成像）。 1 2 3 4 5 6 7 t/℃ H(b2-b1)/mm 5.调节目镜，看清十字叉丝，调节调焦手轮，看清标尺的像，并使像与十字叉丝之间无视差，即眼睛上下移动时，标尺与叉丝没有相对移动。 6．当金属筒被加热后，待测铜管逐渐伸长，每间隔10℃记录一次望远镜叉丝横线所对标尺的数值，测量6到7个点 7．以t（℃）为横坐标，H(b2-b1)（mm）为纵坐标，在坐标纸上作出t-H关系曲线，求直线斜率k。 8.用米尺测量（一次）标尺到平面镜间的距离D。 9．将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖印痕，用游标卡尺测量（一次）其后足尖到两前足尖连线的距离l。 实验结果：