金属线膨胀系数与温度的关系

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1、重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛论文　金属线膨胀系数与温度的关系摘要：本实验主要探讨金属杆在除温度的作用下，跟所受的压力的关系，由于热胀冷缩的关系，金属杆在变化的温度下会发生膨胀，长度和体积也会发生变化。但是，当我们加入重力的影响时，金属的膨胀现象也会发生相应的变化，然后通过千分尺测出这种变化，结合温度和重力因数，并最终得出金属杆在温度和压力的双重作用下线膨胀系数的变化情况。关键字：金属杆；线膨胀系数；热胀冷缩；压力；物理实验重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛论文　1、引言：“热胀冷缩”现象是物体内部分子、原子热运动剧烈程度的外在宏观表现。通常，随温度的变化，物体的长度和

2、体积都会发生变化。这种性质在工程结构的设计中，在机械和仪器的制造中，在材料的加工中，都必须加以考虑，否则将会影响到结构的稳定性和仪表的精度。考虑不当，就会造成工程的损毁，仪表的失灵，以及加工焊接中的缺陷和失败等等。但是，只考虑到温度的影响太过片面和局限，对于如何解决和克服这些缺陷都带来了一定程度上的限制。因此，在这里，我要探讨一下关于在一定温度下，对金属逐渐施加重力后金属被压缩的情况，以及之间的关系。如果当我们知道了金属的膨胀系数在不同的温度和压力下的变化情况，我们就可以根据具体的情况选择合适的金属或者设定特定的外部环境来提高金属的寿命或者性能，从而提高工程结构、机械和仪器的性能或是材料的稳定

3、性和仪表的精确度。2、实验方案（设计思想）本实验的主要试验仪器为FT-HX-I金属膨胀系数测定仪、千分表、游标卡尺以及多个特制的50g重的大且薄的砝码。固体受热后其长度的增加称为线膨胀。经验表明，在一定的温度范围内，原来长为L的物体，受热后其伸长量⊿L与其温度的增加量⊿t近似成比例，与原长L亦成正比。即：⊿L=ɑL⊿t。但是如果我们加上了重量的因数就不一定了。当我们在金属丝上施加均匀的一定程度上的重力时，试验仪器则在不停地加温改变温度，金属的膨胀系数就会受到影响。然后我们逐渐的增加砝码的个数，增加施加在金属丝上的重力进一步加大对金属丝膨胀系数的影响，使实验的结果更加明显。然后改变温度，保持一定

4、后重复上面的操作，记录结果，计算结果并得出结论。当然，重力也只是其中的一个因数，不同材料的线膨胀系数。不过实验的仪器FT-HX-I的加热盘要做改动。即金属丝不能装在圆孔里，圆盘下表面应该是只有一半的圆弧形凹槽，下面的为载物台，是向下凹陷的圆形凹槽，使金属丝刚刚能放在圆盘和载物台两个半圆凹槽形成的圆孔重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛论文　之间且留有微小缝隙，让金属杆有被压缩的空间。这样才能让金属丝受到的压力均匀，并且保证金属丝不会随意的移动。并且，为了方便加减砝码，圆盘上面的手柄要留出一定的空间用来添加砝码。1、试验步骤：1）.用游标卡尺测出室温T1下待测金属丝的长度L；2）.实验装

5、置的电缆连接线已由教师连接固定，不能随意插拔。（加热盘虽然有改动，但是装置结构和位置无改变），将金属丝放入加热盘的两个凹槽之间，调节螺钉，使千分表的指针刚好转动一个微小的角度，并记下此时的示数L1.3）.打开实验仪器电源，打开加热开关，旋转“温度只是选择转换开关”指向“设定温度档”，调节“设定温度粗档”和“设定温度细选”旋钮使数字表显示所需温度T2（如45℃），预热一段时间后，再细调节设定温度至所需值。4）.将“温度指示选择转换开关”指向“加热盘温度档”，然后在加热盘的手柄空隙中添加砝码，观察温度值的变化，直至温度稳定在设定值附近的某一温度值T2为止。读出千分表示值L2，则此温度下金属杆的伸长

6、⊿L=L2-L1.5）.重复以上步骤，测出其他温度点金属杆的伸长量（如45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃）重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛论文　123重量50g100g150g温度45℃….….80℃45℃….….80℃45℃….….80℃千分表….….….….….….组装好实验装置添加砝码温度逐渐变化重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛论文　重复记录每隔5℃千分表的读数6）.用逐差法处理实验数据参考文献：[1]张三慧大学物理学简程（下）清华大学出版社出版[2]周平胡成华基础物理实验北京邮电大学出版社出版Metalsteelsareandtemp

7、eraturerelationsAbstract:Experimentalresearchofmetalexpansioncoefficientandgravity,thetemperatureoftherelationship.Duetotheheatbilgescoldshrink,themetalrodlengthandvolumewillchange,becausethetemperatu