固体热膨胀系数的测量
班级：姓名：学号：实验日期:
一、实验目的
测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。

二、仪器及用具
热膨胀系数测定仪（尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计等）
三、实验原理
1 •材料的热膨胀系数
线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。

在一定的温度范围内，固体受
热后，其长度都会增加，设物体原长为L,由初温t1加热至末温t2，物体伸长了
L L 12 t i(1 )
△ L,则有
此式表明，物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比。

比例系
数称为固体的线胀系数。

一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。

2 •线胀系数的测量
在式（1 ）中厶L是个极小的量，这样微小的长度变化，普通米尺、游标卡尺的精度
是不够的，可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。

考虑到测量方便和测量精度，我们采用光杠杆法测量。

光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和米尺组成的。

光杠杆放大原理如下图所示：
当金属杆伸长△
L
时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为
bl、b2，这时有: b2 d 2_L L b2 b\ l
D T 2D
带入（2）式得固体线膨胀系数为：
l b2 b i l ,
k
2DLt 2 t, 2D
四、实验步骤及操作
1. 单击登陆进入实验大厅
2. 选择热力学试验单击
3. 双击固体热膨胀系数的测量进入实验界面
4. 在实验界面单击右键选择"开始实验”
5. 调节平面镜至竖直状态
6. 进行望远镜调节，调节方位、聚焦、目镜是的标尺刻线清晰，调节中丝读
数为0.0mm,并打开望远镜视野
7. 单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升
高10度时标尺读数直至温度升高到90度止
The length of the copper
返回8.单击卷尺，分别测量I、D ,
返回
9 .以t为横轴，b为纵轴作b-t关系曲线，求直线斜率。

10.代入公式计算线膨胀系数值。

由图得k=0.3724
五、实验数据记录与处理
温度（撮氏踐〉
10 20 30 40
50
60
70
80
90
•-
3.7
73 11.1 15.0 18.8 22.2 26 A 360
六、思考题
1 •对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？
答：不是。

因为同一材料在不同的温度区域，其线性系数是不同的，有实验结果 的事实可证明。

2 •你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗？
答：目前想不到更好地方法。

3.引起 测量误差的主要因素是什么？
答：仪器的精准度，操作过程中的不可避免性的失误，温度变化的控制，铜棒受热 不均匀等。

关系曲线
I —I 关系曲關 b=0.3724t+.0.3861
<
x
*
1DL。