线胀系数.doc

南昌大学物理实验报告 课程名称： 大学物理实验 实验名称： 金属线胀系数的测定 学院： 食品学院 专业班级： 生物工程151班 学生姓名： 冯思麟 学号： 5602215022 实验地点： 基础实验大楼a102 座位号： 7 实验时间： 第七周星期一上午十点开始 一、实验目的： 学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。 测量金属杆的线膨胀系数。 二、实验原理： 一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。设物体的温度改变时，其长度改变量为,如果足够小，则与成正比，并且也与物体原长成正比，因此有 （1） 式（1）中比例系数称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高1℃时物体的伸长量与它在0℃时长度之比。设在温度为0℃时，固体的长度为,当温度升高为℃时，其长度为，则有 即 （2） 如果金属杆在温度为，时，其长度分别为，，则可写出 （3） (4) 将式（3）代入式（4），又因与非常接近，所以，,于是可得到如下结果： （5） 由式（5），测得，，和，就可求得值。 实验仪器： 加热箱，恒温控制仪 四、实验内容和步骤： 接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。 测出金属杆的长度(本实验使用的金属杆的长度为400mm)，使其一端与隔热顶尖紧密接触。 调节千分表带绝热头的测量杆，使其刚好与金属杆的自由端接触，记下此时千分表的读数。 接通恒温控制仪的电源，设定需要加热的值为65℃，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。注视恒温控制仪，每隔5℃读一次读数，同时读出千分表的示数，将相应的读数，，…，，，，…，，，，…，，，，…，记在表格里。（其中=（+）/2） 显然，金属杆各时刻上升的温度是-，-，…，-，相应的伸长量是-，-，…，-，则式（5）可表示为 = 即 （6） 由此可知，线膨胀系数是以-为纵坐标、以-为横坐标的实验曲线的斜率。把各测量值填入下表，作-与-的曲线（即与曲线），先算出，再求出。另外还可根据式（6）来计算出。因为长度的测量是连续进行的，故用逐差法对进行处理。 五、实验数据与处理： α=0.000014013 六、误差分析： 两种方法所测得的结果几乎一致，而逐差法中，数量级很小。故而误差在允许范围内。 产生误差的原因：1.在读取数据时的读数误差。2.仪器本身存在的误差。 七、思考题： 1.如果温度已经上升超过你计划的两个读数，可你还没来得及记录时，实验是否可以进行下去？为什么？ 我认为可以继续做，可以使用作图法 2.如果因故实验需要重做，然而接近室温时温度下降得非常缓慢，有无必要用冷水把仪器冷却至室温后再做？ 如果温度远不及预设温度，则不必重做 八、附上原始数据：