研习报告

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第二篇：物理报告

大学物理固体热膨胀系数测量实验

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固体线膨胀系数的测量

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。

4.学会用图解图示法处理实验数据。

二、实验原理

各种材料热胀冷缩的强弱是不同的，表征这种热胀冷缩特性的物理量有线胀系数和体胀系数。

1.线膨胀系数

线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定温度范围内，原长为L的物体受热后伸长量为△L，它与温度的增加量△t近似成正比，与原长L也成正比，即：△L=αL×L×△t。式中αL为固体的线膨胀系数，它是固体材料的热学性质之一。

2.体膨胀系数

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αV表示。一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。

3.光杠杆放大原理（测量△L）

△L= △nb/2D

αL= △nb/2DL△t

αL=b/2DL*k

(n与t线性关系，k为其斜率)

三、实验仪器

热膨胀系数测定仪, 望远镜, 固体线胀系数测定仪, 光杠杆,温度计, 铜棒, 米尺

四、实验内容及步骤

（1） 仪器调节：实验装置图如图1.2.1-2所示。实验时，将待测金属棒直立在线胀系数测定仪的金属圆筒中，棒的下端要和基座紧密相连，上端露出筒外，装好温度计，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足尖置于固定台上。在光杠杆前1m左右放置望远镜及直尺。调节望远镜，直到看清楚平面镜中直尺的像，反复调节，使标尺成像清晰，且叉丝也清晰，并使像与叉丝之间无视差，即眼睛上下移动时，标尺与叉丝没有相对移动。

（2） 读出叉丝横线在直尺上的读数，记录初温，蒸气进入金属筒后，金属棒迅速伸长，待温度计的读数稳定几分钟后，读出望远镜叉丝横线所对直尺的数值，并记下。

（3） 如果线胀仪采用电加热，测量可从室温开始，每间隔5℃计一次t和n的值，直到t达到85℃。

（4） 测量直尺到平面镜间距离D，将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖印痕，用游标卡尺测量其后足尖到两前足尖连线的距离 。

（5） 以t为横坐标,n为纵坐标作出n-t关系曲线,求直线斜率k,并由此计算?。

（6） 用最小二乘法求直线斜率k,并计算?的标准误差。

五、实验数据记录与处理

膨胀系数的测定

B=7.18cm

D=196.42cm

l=50.70cm

al=b\2DL*K=0.0000136 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，同一材料在不同的温度区域，其线胀系数是不同的。例如金属，在金相组织发生变化的温度附近，会出线胀系数的突变。

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：光学干涉法。

3． 引起?测量误差的主要因素是什么？

答：操作，及读数中的偶然误差和系统误差。