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时间:2020-01-18
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1、南昌大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称:金属线胀系数的测定学院:XXXX学院专业班级:XXX164班学生姓名:XXX学号:XXXXX16124实验地点:基础实验大楼座位号:XX实验时间:第2周星期四上午三四五节课7一、实验目的:1、测量金属杆线膨胀系数。2、学会用千分表测量长度的微小增量二、实验原理:一半固体的体积或长度,随温度的升高而膨胀,这就是固体的热膨胀。绝大多数的固体材料,其长度是随温度的升高二增加的,这一现象称为线膨胀,设物体的温度改变为△t时其长度改变量为△L,如果△t足够小,则△t和△L成正比,并且也与物体原长L成正比,因有此△L=αL△t上式中比例系数
2、α称为固体线膨胀系数,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,固体长度为L0,当温度升高为t时,其长度为L1,则有(L1-L0)/L0=αt即Lt=L0(1+αt)如果金属杆在温度为t1,t2时,其长度分别为L1,L2则可得出L1=L0(1+αt1)L2=L0(1+αt2)将式(5-3)代入式(5-4),又因L1与L2非常接近,所以L2/L1≈1,于是可得如下结果:L2-L1α=L1(t2-t1)由上式,测得L1,L2,t1和t2,就可求得α的值。三、实验仪器:1.加热箱2.恒温控制仪3.千分表7四、实验内容和步骤:1.接通电加热器与温控仪
3、输入输出接口和温度传感器的航空插头。2.测出金属杆的长度L1(本实验使用的金属杆长度为400mm),使其一端与隔热顶尖紧密接触。3.调节千分表带绝热头的测量杆,使其刚好与金属杆的自由端接触,记下此时千分表的读数N1。4.接通恒温控制仪的电源,设定需要加热的值,一般可分别增加温度为20℃、30℃、40℃、50℃,……,按确定键开始加热。注视恒温控制器,每隔3℃读一次读数,同时读出千分表的示数,将相应的读数t2,t3,…,tn,n2,n3,…,nn记在表格里。T1T2T3T4T5tn/℃1520253035nn/mm0.00870.02440.04430.08830.1051T6T7
4、T8T9T10tn/℃40455055600.13500.15580.17780.21020.24857六、误差分析:1.就是温度的影响。每一种材料都有它的温度膨胀系数,温差越大对它的影响也越大。2.就是测量仪器的不精密。3.千分表度数时视线角度不垂直。4.读取数据时,不够迅速,导致误差。不确定度计算7七、思考题:1.如果温度已上升超过你计划的一两个读数,可你还没来得及记录时,实验是否可以继续进行下去?为什么?答:我认为可以继续,但是不能再使用逐差法,应为间隔已不均匀,此时应该使用作图法完成数据处理2.如果因故实验需要重新做,然而接近室温时温度下降的非常缓慢,有无必要用冷水把仪器
5、冷却至室温后再做?答:我认为没有必要。可以重新选择实验开始温度3.与用蒸汽加热,仪器竖直放置、只测始末两个数据比较优缺点。答:n蒸汽加热较不经济,但热效率和热利用率要高很多,不会存在因加热管结垢(间接加热)而出现传热效果不好的情况n仪器竖直放置会存在自身重力的影响,影响测量结果。7n只测始末数据,没有充分利用数据,数据数量少,偶然误差大六、实验总结1.本次实验的原理比较简单,操作其实也并不复杂。但是在加热过程中需要较长的时间,而且必须时时注意温度的变化,这需要我们有一定的耐心。 2.再进一步深入了解了逐差法分析数据的方法。3.了解到了科学试验的严谨性。七、附上原始数据:77
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