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金属线胀系数的测定--南昌大学-物理实验
4)当数字达到设定值时,即可按确定键,开始对样品加热,同时指示灯会闪亮,发光频闪与加热速率成正比。
5)确定键的另一用途是可作选择键,可选择观察当时的温度值和先前设定值。
6)如果需要改变设定值可按复位键,重新设置。
三、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。绝大多数固定材料,其长度是随温度的升高而增加的,这一现象称为线膨胀。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L成正比,因此有
= L
上式中比例系数 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t时,其长度为 ,则有
( )/
即
= (1+ )
如果金属杆在温度为 , 时,其长度分别为 , ,则可得出
= (1+ )
= (1+ )
又因为 非常接近,所以 ,于是可得到如下结果:
-
0Hale Waihona Puke 0.00440.0101
0.0185
0.0273
0.0344
0.0469
0.0631
0.0800
0.0057
0.0074
0.0088
0.0071
0.0125
0.162
0.0169
次数
9
10
11
12
13
14
47.5
50.0
52.5
55.0
57.5
60.0
62.5
65.0
-
22.5
25.0
27.5
30.0
32.5
35.0
37.5
40.0
0.0980
0.1140
0.1283
0.1434
0.1588
0.1729
0.1772
0.1914
-
0.0975
0.1135
0.1278
0.1429
0.1583
0.1724
0.1767
0.1909
0.0175
0.0160
0.0143
0.0151
0.0154
0.0141
2.图像法:以 - 为纵坐标、以 - 为横坐标作图:
五、实验数据与处理:
1.实验数据记录:
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
25.0
27.5
30.0
32.5
35.0
37.5
40.0
42.5
45.0
-
0
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
20.0
0.0005
0.0049
0.0106
0.0190
0.0278
0.0349
0.0474
0.0636
0.0805
2、恒温控制仪使用说明
面板操作简图,如图2所示。
图2
1)当电源接通时,面板上数字显示为FdHc,然后即刻自动转向A 表示当时传感器温度,即 .再自动转为b==.=表示等待设定温度。
2)按升温键,数字即由零逐渐增大至实验者所选的设定值,最高可选80℃。
3)如果数字显示值高于实验者所设定的温度值,可按降温键,直至达到设定值。
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:理学院专业班级:应用物理学152班
学生姓名:学号:
实验地点:B102座位号:26
实验时间:第八周星期四上午10点开始
一、实验目的:
1、学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。
2、测量金属杆的线膨胀系数。
二、实验仪器:
加热箱和恒温控制仪。
=
所以,测得 , , 和 ,就可求得 值
四、实验内容和步骤:
1.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。
2.使金属杆一端与隔热顶尖紧密接触。
3.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。
4.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。
5.显然,金属杆各时刻上升的温度是 - , - ,…, - ,相应的伸长量是 - , - ,…, -
- = ( - )
即
= =
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,先算出 ,再求出 。另外还可根据上式来计算出 。因为长度的测量是连续进行的,故用逐差法对 进行处理。
1、加热箱的结构和使用要求:
1)结构如图1。
2)使用要求
a)被测物体约为 8mm 400mm;
b)整体要求平稳,因伸长量极小,故仪器不应有振动;
c)千分表安装须适当固定(以表头无转动为准)且与被测物体有良好的接触(读数在0.2~0.3mm处较为适宜,然后再转动表壳校零);
d)被测物体与千分表探头需保持在同一直线。
否可以继续进行下去?为什么?
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?
3、与用蒸汽加热、仪器竖直放置、只测始末两个数据比较优缺点。
八、附上原始数据:
因为 =0.984 1,故数据的正相关性很高。
可得 =0.005,又因 =400mm, = = =1.25
3.逐差法:
= mm
A= =0.0016 mm, B=0.001 mm
= 1.89 mm
同理 =17.5 , ,
A=0 B=0.2℃
= =0.2℃
= = =
六、误差分析:
七、思考题:
1、如果温度已上升超过你计划记录的一两个读数,可你还没来得及记录时,实验是