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大学物理线胀系数实验报告
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?
? △L?=aL△t?
上式中比例系数??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:
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。
测量仪器的不精密,读数时未能迅速读取。
碰撞造成了系统的不稳定。
热量在空气中的流失。
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:
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