一固体热膨胀系数的测量班级:姓名:姓名:固体热膨胀系数的测量一、实验目的1. 了解研究和测量热膨胀系数的意义及其应用;2. 学习用光杠杆法测量微小长度变化；3. 学习测量金属棒的线膨胀系数二、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 圉内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L, 111初温耳加热至末 温t2,物体伸长了4L,则有AL = axL(t2 一 t』(1)«i = (2)L(t2 -tl)上式表明，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体膨胀是材料在受热时体积的增加，即材料在三维方向上的增加体 膨胀系数定义为在压力不变的条件下，温度升高1K所引起的物体体积的相 对变化，用％表示即1 AVav = V V AT一般情况下，固体的体胀系数％为其线胀系数的3倍，即氏=3久 利用已知的①和％，我们可测出液体的体胀系数2、 线胀系数的测量光杠杆系统是III平面镜及底座，望远镜和米尺组成的光杠杆放大原理如 图1. 2. 1-1所示当金属杆伸长时，从望远镜中可读出待测杆伸长前后叉丝所 对标尺的读数5, b2,这时有2D将式(3)代入式(2),则_ b2—bi闪 _ 2DL(t2-t!)(4)三、实验仪器热膨胀系数测定仪、尺读望远镜、固体线胀系数测定仪、光杠杆、 温度计、电源开关、调节温度、指示、尺读望远镜、标尺、调焦望远镜、 视度圈、调焦手轮、光杠杆、铜棒、温度计、米尺。
四、实验内容1. 调节平面镜至竖直状态2. 打开望远镜视野，并调节方位、聚焦、目镜使 得标尺刻线清晰，且中央叉丝读数为0.03. 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4. 单击卷尺，分别测量1、D.五、实验数据处理t(C)102030405060708090b(mm)0.03.47.211.114.918.522.126.129.9£(mm)519. 0/(mm)62.0D(mm)1885.0t(°C)b(ium)100203.4307.24011.15014.96018.57022.18026.19029.9b・t关系曲线b = 0.3763t-4.05♦ b(mm)线性二62. 0*0. 3763/(2*1885. 0*519. 0)=1. 2*10"sm/k;六、 结论该固体的热膨胀系数为1. 2*10-Sm/k；误差分析：该实验误差的主要來源是读数误差；建议：1. 在实验前一定要将平面镜调竖直，便于望远镜的观察；2. 在读数时，一定要先将开关断开，待温度稳定后再进行读数，这样可以 减少误差七、 思考题1. 对于一种材料來说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？答：不一定，因为实验发现同一种材料在不同的温度区域内线胀系数是不同 的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：千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法.3. 引起Q测量误差的主要因素是什么？答：读数误差，仪器的固有误差。