【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
由于和L相比甚小，L（t2- t1）＞＞t1，所以上式可近似写成
= ————————— （3）
L（t2- t1）
由上式可知，测量线胀系数的主要问题是怎样测准温度变化引起长度的微小变化量
。本实验是利用光杠杆测量微小长度的变化。如图所示，实验时，将待测金属棒直立在线胀系数测定仪的金属加热筒中，将光杠杆的后足尖置于金属
棒上端，二前足置于固定的台上。
设在温度为t1时通过望远镜和光杠杆的平面镜，看见直尺上的刻度a1刚好在望远镜中叉丝横线（或交点）处。当温度升至t2时，直尺上刻度a2移至叉丝横线上，根据光杠杆原理，有
（a2- a1）d1
= ———————————— （4）
2 d2
式中d2为光杠杆镜面至直尺的距离，d1为光杠杆后足尖到二前足尖连线的垂直距离。将（4）式代入（3），则
（a2- a1）d1
= ————————— （5）
2 d2 L（t2- t1）
【实验内容和步骤】
1、 用米尺测量金属棒长度L之后，将其插入线胀系数测定仪的加热筒中，棒的下端要和基座紧密相接，上端露在筒外。
2、 安装温度计。插温度计时要小心，切勿碰撞，以防损坏。
3、 将光杠杆放在仪器平台上，其后足尖放在金属棒的顶湍上。二前足放在平台的凹槽里。光杠杆的镜面在铅直方向。在光杠杆的前方放置望远镜及直尺（间距约2m）。尺竖立在铅直方向。调节望远镜和光杠杆，直到从望远镜里看到平面镜中直尺的像。读出此时叉丝横线（或交点）在直尺上的位置a1。
4、 记下初温t1后，开始对仪器通电加热。金属棒受热后伸长，待温度计的数值显示一定值（约70○C）时，停止通电，并读出此时叉丝横线所对直尺的数值a2和温度t2值。
5、 用米尺测出直尺寸到光杠杆镜面之间的距离d2，取下光杠杆和温度计。
6、 将光杠杆放在白纸上，轻轻压出三个足尖痕，用游标卡尺测其后足尖到二前足尖连线的垂越距离d1。
7、 按（5）式求出金属棒的线胀系数，并求出测量结果的不确定度。
【注意】
温度计的读数t1和 t2，由于温度计本身存在误差，因此要对所读取的温度数进行误差修正，才能代入公式去计算。修正公式为
t = (t′-
0) a (6)
式中t′为测量时的读数，0为温度计在冰点时读数，a为温度计刻度1℃的实际值，t为温度计读数为t′时的实际温度值（修正值）。
第二篇：实验十九金属线胀系数的测量
实验十九金属线胀系数的测量
实验目的：学习利用光杠杆测量金属棒的线胀系数。
仪器和用具：线胀系数测定装置、光杠杆、尺度望远镜、温度计、钢卷尺、游标卡尺、蒸汽发生器、待测金属棒
实验原理：
固体长度一般随温度的升高而增加，长度 和温度 之间的关系为
式中 为光杠杆镜面到直尺的距离， 光杠杆后足尖到二前足尖连线的垂直距离。
实验内容：1、用钢卷尺测量金属棒长L，安装好实验测量装置。
2、调节望远镜，看到平面镜中直尺的像。
3、记录初温t1和叉丝在直尺的位置a1。
4、给蒸汽锅加热，蒸汽进入玻璃筒中后，金属棒迅速伸长，待温度计的数值稳定几分钟不变后，记录末温t2和叉丝在直尺上的位置a2。
5、停止加热，测量d1、d2。
6、按公式求出金属棒的线胀系数。
二、实验报告（60分）
（一）实验目的、仪器、原理与实验内容：叙述有条理、逻辑性强，公式正确，内容完整。 （16分）
（二）数据记录和处理
1、数据记录部分
（1）表格设计科学、合理、注明物理单位。 （5分）
（2）正确进行读数，数据记录格式规范，数据记录完整、无遗漏，无多余记录，有效数字表述正确（原始数据附在实验报告上）。 （10分）
2、 金属线胀系数及标准不确定度的计算正确：计算方法正确，正确确定有效数字，不确定度计算正确。 （24分） 
3、给出实验结果： ，物理单位正确,有效数字表述正确。 （5分）