大学物理线胀系数实验报告.doc

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

一、实验目的：
1.学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化
2.测量金属杆的线膨胀系数
二、实验原理：
 一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。设物体的温度改变△t 时，其长 度改变量为△L ,如果△t 足够小，则△t 与△L 成正比，并且也与物体原长 L 成正比，因此有 
D △L =aL△t 
上式中比例系数a 称为固体的线膨胀系数，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，固体的长度为 L0 ,当温度升高为t ℃时，其长度为 Lt ，则有  
  (Lt -L0 ) / L0 =at   ， 即 Lt =L0 (1+at)。 
 如果金属杆在温度为t1 ，t2 时，其长度分别为 L1 ， L2 ，则可写出  
  L1 =L0 (1+at1 ) （3）  
L2 =L0 (1+at2 )  (4) 
将式（3）代入式（4），又因 L1 与 L2 非常接近，所以 L2 / L1 ≈ 1,于是可得到如下结果：  
a=（L2-L1）/L1/(t2-t1),
由上式，测得 L1 ， L2 ，t1 和t2 ，就可求得a值。
三、实验仪器：
加热箱，恒温控制仪，金属线膨胀系数测量仪。
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.设置好温度控制器加热温度为80℃：金属管加热温度设定值可根据金属管所需要的实际温度值设置。 
3.当被测介质温度为t1℃时，读出千分表数值L1，记入表2中。接着在温度每隔5°C时，记录对应的千分表读数 。
4.依次记录12组数据。
5.用逐差法求出温度每升高5 ℃金属棒的平均伸长量，由公式即可求出金属棒线膨胀系数。
五、实验数据与处理：

1.逐差法：

2.坐标法：

aL=k=斜率=0.0075
所以a=0.0075/400=1.875*10-5(/℃)
六、误差分析：

出现误差的原因：
1. 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. 测量仪器的不精密，读数时未能迅速读取。
3. 碰撞造成了系统的不稳定。
4. 热量在空气中的流失。
5. 仪器使用时间过长，传感器不灵敏。
七、思考题：
1.线胀系数的意义是什么？
答：线胀系数是固态物质的温度改变1°c时，其长度的变化与它在0°c时的长度之比。

2.如果温度超过计划记录的读数，可是还没来得及记录，实验是否要继续进行下去？
答：要继续进行下去。可以选取接近计划记录读数后的读数，比如原计划记录50℃，但没有来得及记录，可以立刻记录50.1℃的数据。

八、附上原始数据：