梧州学院学生实验报告
成绩: 指导教师:
专业: 班别: 实验时间:
实验人: 学号: 同组实验人:
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南昌大学物理实验报告
学生姓名: 学号: 专业班级: 班级编号: 实验时间:13时00分 第4周 星期三 座位号: 教师编号:T037成绩: 实验5 金属线胀系数的测定
测量固体的线胀系数,实验上归结为测量在某一问题范围内固体的相对伸长量。此相对伸长量的测量与杨氏弹性模量的测定一样,有光杠杆、测微螺旋和千分表等方法。而加热固体办法,也有通入蒸气法和电热法。一般认为,用电热丝同电加热,用千分表测量相对伸长量,是比较经济又准确可靠的方法。
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?t时,其长度改变量为?L,如果?t足够小,则?t与?L成正比,并且也与物体原长L成正比,因此有
?L??L?t (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L0,当温度升高为t℃时,其长度为Lt,则有
(Lt?L0)/L0??t
即 Lt?L0(1??t) (2)
如果金属杆在温度为t1,t2时,其长度分别为L1,L2,则可写出
L1?L0(1??t1) (3)
L2?L0(1??t2) (4)
将式(3)代入式(4),又因L1与L2非常接近,所以,L2/L1?1,于是可得到如下结果:
??L2?L1 (5) L1(t2?t1)
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实验 (七) 项目名称:金属线膨胀系数测量实验
一、实验目的
1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。
2、学会使用千分表。
二、实验原理
材料的线膨胀是材料受热膨胀时,在一维方向的伸长。线胀系数是选用材料的一项重要指标。特别是研制新材料,少不了要对材料线胀系数做测定。
固体受热后其长度的增加称为线膨胀。经验表明,在一定的温度范围内,原长为的物体,受热后其伸长量与其温度的增加量近似成正比,与原长亦成正比,即:
(1)
式中的比例系数称为固体的线膨胀系数(简称线胀系数)。大量实验表明,不同材料的线胀系数不同,塑料的线胀系数最大,金属次之,殷钢、熔融石英的线胀系数很小。殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。
几种材料的线胀系数
实验还发现,同一材料在不同温度区域,其线胀系数不一定相同。某些合金,在金相组织发生变化的温度附近,同时会出现线胀量的突变。另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关,某些材料掺杂后,线膨胀系数变化很大。因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。但是,在温度变化不大的范围内,线胀系数仍可认为是一常量。
为测量线胀系数,我们将材料做成条状或杆状。由(1)式可知,测量出时杆长、受热后温度从升高到时的伸长量和受热前后的温度升高量(),则该材料在温度区域的线胀系数为:(2)
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【实验目的】
学习利用光杠杆测量金属棒的线胀系数。
【实验仪器】
金属线胀系数测量仪 光杠杆 金属测量棒
【实验原理】
金属固体的长度一般随温度的升高而增长,其长度L和温度t之间的关系为
L=L0(1+t+t+…) (1)
式中L0为温度t=0℃时的长度,、、…是和被测物质有关的常数,都是很小的数值。而以下各系数和相比甚小,所以在常温下可以忽略,则(1)式可写成
L=L0(1+t) (2)
此处就是通常所称的线胀系数,单位℃-1。
设物体在温度t1(单位℃)时的长度为L,温度升到t2(单位℃)时,其长度增加,根据(2)式,可得
L=L0(1+t1)
L+=L0(1+t2)
由此二式相比消去L0,整理后得出
= —————————
L(t2- t1)-t1
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金属线胀系数的测定实验指导与数据处理
1.实验仪器
控温式固体线胀系数测定仪(型号GXC-S)、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺。
2.教学内容与要求
2.1掌握电热法测定金属线胀系数
本实验要测出铜管在受热时产生的长度变化,根据热传导和热平衡原理,在温度升到最高就要下降时测出相应的标尺读数N并记录下此时的温度t,每10℃左右测一次,直到温度近90℃ 至少有7组数据。
2.2学习用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法:
本实验用光杠杆和镜尺组测量N,那么ΔN与ΔL的关系如下图所示:
从图1中我们可以看到,当温度变化Δt时长度的变化为ΔL,此时刻度尺的读数就变化了ΔN,而要读出ΔN是一件轻而易举的事。我们知道:
;;不难得出:,
所以我们可以得到:=。
2.3学习用最小二乘法处理数据。
本实验不直接计算Δt和ΔN,而是将实验中测到的Ni和ti直接代入最小二乘法公式中计算b及其不确定度,参看课本27页公式(9)、(10)与(12),令,之后再求出线胀系数α和它的不确定度。注意此时。
3.难点指导
3.1装置的调节
关键在于明确每一调节步骤的目的,而不是盲目地调节。首先要摆正金属线胀系数仪,光杠杆的后足和前足的放置要能达到可以真实地反映样品长度的变化,光杠杆的镜面要竖直。之后就是尺读望远镜的调节了。尺读望远镜的调节要达到以下几个目标:
(a)尺读望远镜与光杠杆距离约1.5m;
(b)尺读望远镜要保持水平并与光杠杆的镜面等高;
(c)望远镜和它旁边的刻度尺必须要相对于光杠杆镜面的法线成互为对称的关系;
(d)望远镜里面必须能看到光杠杆的整个镜面。只有这样,望远镜里面才可能看到刻度尺在镜中的像。
如果以上目标都达到了,那么只要再调节物镜焦距就能看到刻度尺的像了。当刻度尺的像调节出来后,难题便迎刃而解了。
3.2实验中应当注意的问题:
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本科实验报告
实验名称:热膨胀系数的测量
(详写)
学 员:张满超 学 号:201202007014
培养类型:工程技术类 年 级:2012级
专 业:应用物理学 所属学院:理学院
指导教员: 职 称:副教授
实验室: 实验日期:2013年5月7日
《 实验10 金属棒线膨胀系数的测量》
实验报告86
二院二队 张满超 201202007014
一、 实验目的和要求
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实验4 金属线胀系数的测定
【实验目的】
1.掌握线胀系数的一种测定方法。
2.进一步熟悉光杠杆系统测量微小长度变化的方法。
【仪器设备】
立式线胀系数测定仪 蒸汽发生器 温度计 光杠杆 望远镜及标尺 游标卡尺
钢卷尺 待测金属棒
【实验原理】
当温度升高1℃时,固体的长度变化和它在0℃时长度的比值,称为该物体的线胀系
数。
设一根金属棒在0℃时的长度为,在t的长度为L,则:
(13—1)
即: L= (1+ t) (13—2)
式中是该金属棒的线胀系数,它的单位常用℃。
事实上,对同一种金属,不是一个常数,它随温度的变化而不同,但是在一个小温度区域内可近似看作是常数,本实验把当作常数来处理。
设金属棒在温度为t时长度为,温度升高到t时,其长度增长,由(13-2)式
得:
L=(1+
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金属线膨胀系数测量实验
(FB712型金属线膨胀系数测定仪)
绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性,这是由于物体内部分子热运动加剧或减弱造成的。这个性质在工程结构的设计中,在机械和仪器的制造中,在材料的加工(如焊接)中,都应考虑到。否则,将影响结构的稳定性和仪表的精度。考虑失当,甚至会造成工程的损毁,仪器的失灵,以及加工焊接中的缺陷和失败等等。
【实验目的】
1.学习并掌握测量金属线膨胀系数的一种方法。
2.学会用千分表测量长度的微小增量。
【实验仪器】
【实验原理】
材料的线膨胀是材料受热膨胀时,在一维方向的伸长。线胀系数是选用材料的一项重要指标。特别是研制新材料,少不了要对材料线胀系数做测定。
固体受热后其长度的增加称为线膨胀。经验表明,在一定的温度范围内,原长为的物体,受热后其伸长量与其温度的增加量近似成正比,与原长亦成正比,即:
(1)
式中的比例系数称为固体的线膨胀系数(简称线胀系数)。大量实验表明,不同材料的线胀系数不同,塑料的线胀系数最大,金属次之,殷钢、熔融石英的线胀系数很小。殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。
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