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时间:2019-08-16
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1、仿真实验报告——膨胀系数 大物仿真实验报告 ——固体热膨胀系数的测量 班级:宗濂 学号: 姓名:王3121320XX013蕊 1 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、实验原理 1.材料的热膨胀系数 各种材料热胀冷缩的强弱是不同的,为了定量区分它们,人们找到了表征这种热胀冷缩特性的物理量,线胀系数和体胀系数。 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,初温t1加热至末温t1,物体伸长了 ,则有 上式表明,物体受热后其伸长量与温度的增
2、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 表 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,用示。即 2 的 一般情况下,固体的体胀系数 为其线胀系数的3倍,即 利用已知 我们可测出液体的体胀系数。 2.线胀系数的测量 线膨胀系数是选用材料时的一项重要指标。实验表明,不同材料的线胀系数是不同的,塑料的线胀系数最大,其次是金属。殷钢、熔凝石英的线胀系数很小,于这一特性,殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。表给出了几种材料的线胀系数。 人们在实验
3、中发现,同一材料在不同的温度区域,其线胀系数是不同的,例如某些合金,在金相组织发生变化的温度附近,会出现线胀系数的突变。但在温度变化不大的范围内,线胀系数仍然是一个常量。因此,线胀系数的测量是人们了解材料特性的一种重要手段。在设计任何要经受温度变化的工程结构时,必须采取措施防止热胀冷缩的影响。例如,在长的蒸气管道上,可以插入一些可伸缩的接头或插入一段U型管;在桥梁中,可将桥的一端固牢在桥墩上,把另一端放在滚轴上;在铁路上,两根钢轨接头处要留有间隙等。 在式中,变化 是一个微小的变化量,以金属为例,若原长L=300mm,温度 估计 。这样微 金属的线胀系数 小的
4、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 3 光杠杆系统是平面镜及底座,望远镜和米尺组成的。光杠杆放大原理如图所示。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 这时有 将式代入式,则有 放大公式的推导参看第一册实验 三、实验仪器 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 四、实验内容及步骤 1、在实验界面单击右键选择“开始实验”2、调节平面镜至竖直状态 3、打开望远镜视野,并调节方位、聚焦、目镜使得标尺刻线清
5、晰,且中央叉丝读数为如图: 4 4、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,如图: 温度t标尺读数1020304050607080900.000.380.721.101.501.882.252.603.00 5、单击卷尺,分别测量l、D,如图: 5 大物仿真实验报告 ——固体热膨胀系数的测量 班级:宗濂 学号: 姓名:王3121320XX013蕊 1 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、实验原理 1.材料的热膨胀系数 各种材料热
6、胀冷缩的强弱是不同的,为了定量区分它们,人们找到了表征这种热胀冷缩特性的物理量,线胀系数和体胀系数。 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,初温t1加热至末温t1,物体伸长了 ,则有 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 表 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,用示。即 2 的 一般情况下,固体的体胀系数 为其线胀系数的3
7、倍,即 利用已知 我们可测出液体的体胀系数。 2.线胀系数的测量 线膨胀系数是选用材料时的一项重要指标。实验表明,不同材料的线胀系数是不同的,塑料的线胀系数最大,其次是金属。殷钢、熔凝石英的线胀系数很小,于这一特性,殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。表给出了几种材料的线胀系数。 人们在实验中发现,同一材料在不同的温度区域,其线胀系数是不同的,例如某些合金,在金相组织发生变化的温度附近,会出现线胀系数的突变。但在温度变化不大的范围内,线胀系数仍然是一个常量。因此,线胀系数的测量是人们了解材料特性的一种重要手段。在设计任
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