物理实验绪论课讲义

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1、金属线膨胀系数的测定苏丽萍讲师理学院物理实验教学中心实验目的测量金属线膨胀系数；了解千分表的原理及使用方法；学习PID调节的原理。实验原理实验表明，当温度变化范围不大时，固体的伸长量ΔL=L1－L0与温度变化量Δt=t1－t0及固体的长度L0成正比。即：ΔL=αL0Δt比例系数α称为固体的线膨胀系数，由上式知：α=ΔL/L0·1/Δt可以将α理解为当温度升高1℃时，固体增加的长度与原长度之比，单位为/℃。多数金属的线膨胀系数在(0.8~2.5)×10-5/℃之间。线膨胀系数α是与温度有关的物理量。当Δt是一

2、个不太大的变化区间时，对于确定的材料，我们近似认为α是不变的。实验仪器金属线膨胀实验仪PID温控实验仪千分表实验仪器金属线膨胀实验仪实验仪器开放式PID温控实验仪实验仪器千分表精密测量微小位移量的测量工具，主要由3个部件组成：表体部分、传动系统、读数装置。工作原理是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指针在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的大小。实验仪器千分表金属棒伸长0.2mm，即探针移动0.2mm时，大表针正好转一周。大表盘上均匀地刻有200个格，因此大表盘的每一小格表示0.001m

3、m。当大表针转动一圈的同时，小表针跟着转动一小格，所以小表盘的一格代表线位移0.2mm，小表盘上均匀地刻有5个小格，千分表可测量的最大线位移为1mm。实际测量值等于小表盘读数+大表盘读数，应该读到最小刻度0.001mm的下一位，所以若以毫米为单位，测量结果在小数点后应有四位数。实验内容及步骤准备工作。检查仪器各部分的水电是否连接好。检查仪器前面的水位管，将水箱水加到适当值。检查金属棒固定端是否连接好。打开温控仪开关，检查水是否循环良好。设置测量的温度。注意：温控仪温度达到设定值后再等约5分钟，才能读数。实验

4、内容及步骤测量线膨胀系数为了保证实验安全，温控仪最高设置温度为60℃。若决定测量n个温度点，则每次升温范围为Δt=(60－室温)/n。本次实验，共测量n=8个温度点，Δt=2℃。为减小系统误差，将第一次温度达到平衡时的温度及千分表读数分别作为t0，L0。实验数据记录及处理次数012345678千分表读数L0=温度/℃t0=Δti=ti-t0ΔLi=Li-L0线膨胀系数的测定(1)用作图法作出ΔLi-Δti的曲线(2)根据ΔL=αL0Δt，从所作的直线上求出ΔLi-Δti直线的斜率K(3)已知长度L0=500

5、mm，根据α=K/L0求线膨胀系数注意事项在实验过程中（升温及读数）不能接触和移动实验仪，否则会影响千分表的读数。每个同学的动作要轻，以免影响他人。