线胀系数实验报告.docx

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线胀系数实验报告

线胀系数实验报告

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

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-L1

α=

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

四、实验内容和步骤：

1.接通电加热器与温控仪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。

T1

T2

T3

T4

T5

tn/℃

15

20

25

30

35

nn/mm

0.0087

0.0244

0.0443

0.0883

0.1051

T6

T7

T8

T9

T10

tn/℃

40

45

50

55

60

0.1350

0.1558

0.1778

0.2102

0.2485

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

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：

⏹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

⏹仪器竖直放置会存在自身重力的影响，影响测量结果。

⏹只测始末数据，没有充分利用数据，数据数量少，偶然误差大

七、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。

八、附上原始数据：