金属线胀系数的测定实验报告.pdf

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1、实验5金属线胀系数得测定测量固体得线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体得相对伸长量。此相对伸长量得测量与杨氏弹性模量得测定一样,有光杠杆、测微螺旋与千分表等方法.而加热固体办法,也有通入蒸气法与电热法。一般认为,用电热丝同电加热,用千分表测量相对伸长量,就是比较经济又准确可靠得方法。一、实验目得1.学会用千分表法测量金属杆长度得微小变化。2.测量金属杆得线膨胀系数。二、实验原理一般固体得体积或长度，随温度得升高而膨胀，这就就是固体得热膨胀。设物体得温度改变时,其长度改变量为,如果足够小,则与成正

2、比,并且也与物体原长成正比，因此有（1)式（１)中比例系数称为固体得线膨胀系数,其物理意义就是温度每升高1℃时物体得伸长量与它在0℃时长度之比.设在温度为0℃时,固体得长度为，当温度升高为℃时,其长度为，则有即（2)如果金属杆在温度为,时,其长度分别为,，则可写出（3)(4）将式（3)代入式(4）,又因与非常接近，所以，，于就是可得到如下结果:（5）由式（５）,测得,，与,就可求得值。三、仪器介绍（一）加热箱得结构与使用要求1.结构如图5—1。2.使用要求（1）被测物体控制于尺寸；（2）整体要求平稳，因伸

3、长量极小,故仪器不应有振动；（3）千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好得接触（读数在0、2~0、3mm处较为适宜,然后再转动表壳校零）;（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线.（二）恒温控制仪使用说明面板操作简图,如图5—2所示.图5—21.当电源接通时，面板上数字显示为FdHc，表示仪器得公司符号,然后即刻自动转向AXX、X表示当时传感器温度，即.再自动转为、（表示等待设定温度)。2.按升温键,数字即由零逐渐增大至实验者所选得设定值，最高可选８０℃、3.如果数字显示值高于实验者

4、所设定得温度值,可按降温键，直至达到设定值。4.当数字达到设定值时,即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频闪与加热速率成正比.5.确定键得另一用途就是可作选择键,可选择观察当时得温度值与先前设定值。6.实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。四、实验步骤1.接通电加热器与温控仪输入输出接口与温度传感器得航空插头。2.测出金属杆得长度(本实验使用得金属杆得长度为400mm）,使其一端与隔热顶尖紧密接触。3.调节千分表带绝热头得测量杆,使其刚好与金属杆得自由端接触,记下此时千分表得读数。

5、4.接通恒温控制仪得电源,先设定需要加热得值为30℃，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。注视恒温控制仪，每隔３℃读一次读数,同时读出千分表得示数，将相应得读数,，⋯,，，，⋯，，,,⋯,，,，⋯，记在表格里。(其中=（+)/2)5.显然,金属杆各时刻上升得温度就是—,-,⋯,-，相应得伸长量就是－,—,⋯,-，则式(5)可表示为＝即(6)由此可知，线膨胀系数就是以-为纵坐标、以—为横坐标得实验曲线得斜率。把各测量值填入下表,作－与-得曲线（即与曲线)，先算出，再求出.另外还可根

6、据式(6）来计算出。因为长度得测量就是连续进行得，故用逐差法对进行处理。五、实验数据Tｎ/℃Nn／mm六、数据处理1.图像法根据实验数据作出与曲线如下图所示因,故数据正相关相关性很高。可得=0、0０46mm/℃,又因=４０0mm求得／℃2.逐差法同理求得,根据查得得℃求出根据式(6),则／℃,其中,代入数据求得／℃则/℃七、误差分析两种方法所测得得结果几乎一致，而逐差法中，数量级很小。故而误差在允许范围内。产生误差得原因：1、在读取数据时得读数误差.２、仪器本身存在得误差。八、注意事项1.在测量过程中，整

7、个系统应保持稳定，不能碰撞。2.读取,数据时，特别就是读取时，一定要迅速.九、试验总结1.本次实验原理简单,操作也并不复杂.但就是在给铝棒加热以及降温过程中需要较长得时间，这要求要有一定得耐心。2.再进一步深入了解了作图法分析数据以及逐差法分析数据得方法.