实验三、金属线膨胀系数的测定(光杠杆法).pptVIP

一般物质都有热胀冷缩的特性，在相同的条件下，不同的金属其膨胀程度是不同的，通常用单位长度的膨胀率来描述金属的膨胀特性。线膨胀系数的测定，关键是测量金属受热后微小长度的变化，一般用光杠杆法、螺旋测微法或测量显微镜法等进行测定。本实验用光杠杆法测定金属线膨胀系数的方法。实验三、金属线膨胀系数的测定（光杠杆法）12实验三、金属线膨胀系数的测定（光杠杆法）01实验目的02实验内容07数据处理09思考与讨论08注意事项04实验仪器设备及材料06实验步骤03实验重点05实验原理一、实验目的1.掌握线张系数的一种测定方法。2.进一步掌握光杠杆测定微小长度变化的原理。二、实验内容用光杠杆法测定金属棒的线张系数。三、实验重点1.?学习光杠杆测定微小长度变化的原理。2.?学习尺度望远镜的调节。3.加热到稳定的温度后，方可利用公式计算金属棒的线张系数。四、实验主要仪器设备及材料：线胀系数测定仪、光杠杆、尺读望远镜、钢卷尺、游标卡尺、温度计、蒸汽发生器。加热装置反光镜直标尺望远镜温度计五、实验原理五、实验原理1.金属线胀原理固体的长度一般是温度的函数。在常温下，固体的长度L与温度t有如下关系：(1)式中为固体在t=0℃时的长度；称为线膨胀系数，其数值与材料性质有关，单位为.设物体在℃时的长度为L，温度升到℃时增加了，根据（1）式可写出：（2）（3）从（2）、（3）式消去后，再经简单运算得=（4）由于L，故（4）式可近似写成01=（5）02显然，固体线膨胀系数的物理意义是当温度变化1℃时，固体限度的相对变化值。在（5）式中，L、、均易测量,但很小，一般仪器不易测量准，本实验中用光杠杆和望远镜标尺组来对其测量。03调节望远镜中轴线与光杠杆镜面大致等高图1调节望远镜中轴线与光杠杆镜面大致等高图1金属线膨胀系数测定仪图1为金属线膨胀系数测定仪外形图。待测金属棒直立在仪器的金属圆筒中，光杠杆的后足尖至于金属棒的上顶端，两前足置于固定平台的凹槽中。当金属棒温度升高时，则光杠杆后脚尖升高，使光杠杆偏转一角度，若光杠杆两前脚尖距离为h，因较小，可有设在温度时，通过望远镜及光杠杆的平面镜，看到标尺上的刻度恰好与目镜中十字叉丝横线重合，当温度升到时，与叉丝横线重合的是标尺上的刻度，令D是光杠杆镜面到标尺的水平距离；h为光杠杆后足尖到两前足尖联线的垂直距离。从图2中可得将式（6）代入式（5）得即当角很小时，有六、实验步骤六、实验步骤1.在室温下，用测量待测金属棒的长度L，5次，取平均值。2.将金属棒插入仪器的金属筒中。注意，棒的下端要和基座紧密接触。3.插入温度计（居中适宜），小心轻放，以免破损。4.将光杠杆放置到仪器平台上，其后足尖踏到金属棒的顶端，两前足尖置于固定平台的凹槽中。光杠杆的平面镜面要调到铅直方向。5.望远镜和标尺组要置于光杠杆前1米外距离，首先进行目视粗调：a光杠杆的放置（后足：样品上，镜面竖直）b调节望远镜中轴与光杠杆镜面中心等高c调节标尺的零刻度线大致与望远镜中轴等高d调整望远镜的位置,沿着瞄准器和准星，人能看得到镜子中尺子的像；e调节物镜焦距，看清镜子，将镜子调整到望远镜视场的中央,继续调焦距寻找标尺。6.寻找标尺：调节目镜、物镜焦距看清标尺,并通过调节光杠杆的镜面，使标尺的零刻度线大致与视场的水平线重合。7.记下标尺的读数和初温。8.加热蒸汽锅。将蒸汽通入金属筒中，待温度计的读数稳定后，记下温度以及读出望远镜中标尺的读数。9.停止加热。在降热过程中，再次读数，记录最高温度以及读出望远镜中标尺的相应读数，记录最低温度和读出望远镜中标尺的相应读数。10.光杠杆镜面到标尺的水平距离D，5次。11.取下光杠杆放在白纸上轻轻