实验四 金属线胀系数的测量(电脑仿真)
金属棒线膨胀系数的测量 实验报告
金属棒线膨胀系数的测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过一种精密的测量方法，测量金属棒在温度升高时的线膨胀系数。
线膨胀系数是金属材料的重要物理性质之一，对于许多工程应用和科学研究都具有重要意义。
通过本实验，我们可以更深入地理解金属的物理性质，为相关领域的实际应用提供准确的参数。
二、实验原理线膨胀系数是表示金属材料在温度升高时长度增加的物理量。
根据热胀冷缩原理，当温度升高时，金属棒的长度会增大，而当温度降低时，金属棒的长度会减小。
线膨胀系数可以用下式表示：α = (L2 - L1) / (L1 * ΔT)其中，L1 和L2 是金属棒在温度为T1 和T2 时的长度，ΔT 是温度变化量。
本实验中，我们通过高精度的测量仪器，测量金属棒在受热和受冷两种状态下的长度，并计算出线膨胀系数。
三、实验设备加热炉：用于加热金属棒。
光学显微镜：用于测量金属棒的长度。
热电偶：用于测量加热炉内的温度。
数字万用表：用于测量和记录数据。
四、实验步骤在光学显微镜下，测量金属棒在室温下的长度，并记录数据。
将金属棒放入加热炉中，用热电偶测量炉内温度。
慢慢加热金属棒，并每隔5摄氏度记录一次金属棒的长度。
将数据记录在数字万用表上。
在金属棒完全冷却后，再次测量其长度，并记录数据。
使用公式计算金属棒的线膨胀系数。
五、实验结果以下是实验数据记录表：温度(摄氏度)室温下长度(mm)加热后长度(mm)冷却后长度(mm)根据上述数据，我们计算出金属棒的线膨胀系数为(L2 -L1) / (L1 * ΔT) = 0.005/摄氏度。
六、结果分析从实验结果可以看出，金属棒的线膨胀系数为0.005/摄氏度。
这表明当温度升高时，金属棒的长度会增加。
这是由于金属内部的原子在热能的作用下变得更加活跃，导致原子间的间距增大，进而引起金属棒的长度增加。
这个结果与理论预期相符。
此外，我们还可以观察到，随着温度的升高，金属棒长度的增加量逐渐增大。
这说明金属材料的线膨胀系数是随着温度的升高而增大的。
【教案】大学物理实验教案-金属线胀系数的测量(电脑仿真)
难点：仿真软件的使用。
实验内容
提要
1．测量紫铜管长度L。把紫铜管取出，用米尺则量其长度。然后把被测管慢慢放入孔中。
2．光杠杆的后脚尖置于紫铜管上端，前二足置线胀仪平台前面凹槽内。光杠杆镜面尽可能垂直。镜尺系统放在离光杠杆镜面正前方1～1.2m左右，望远镜与光杠杆处于同一高度。尽量使望远镜轴线水平、标尺铅直。
3．仪器的调整。左右移动镜尺支架。使眼睛从望远镜上方沿着镜筒方向看去能从平台镜中看到标尺的像。然后调节望远镜目镜，使在望远镜中看到清晰的十字叉丝，再调节望远镜的调焦手轮，使在望远镜中能看到清晰的标尺像。最后反复调节目镜及调焦手轮，消除叉丝与标尺像之间的视差。
4．设置温度 为40℃。将线胀仪接上电源，打开开关，按下预置开关，仪器进入预置状态，这时温度数显表显示-110℃，轻按调节开关，数显表显示的数字不断减少，当将要到达所要预置温度 时改用跃按法使温度达到预置值。预置调节完毕。
5．测量在预置温度 时标尺像读数 。按下预置开关，线胀仪退出预置状态，进入工作状态。这时数显表显示的温度不断上升，超过预置温度 若干度后开始下降。下降到 以下若干度后又上升，当升至 时记下 读数。反复多次。
6．按步骤4预设置温度 为90℃，后按步骤5测在温度 时标尺像读数 。
7．用钢卷尺量出标尺至光杠杆距离D。
实验原理
当温度升高时，一般固体由于原子的热运动加剧而发生膨胀。设 为物体在温度 时的长度，则该物体在 时的长度为 。
α即该物体的线胀系数。在温度变化不大时α是一个常量。
α的物理意义就是温度每升高1℃时物体的伸长量 与它在0℃时长度之比。
实验时，测得的是物体在室温 下的长度 ，及其在 至 间的伸长量 。设α为常量，则有
金属线膨胀系数的测定实验报告
金属线膨胀系数的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测定金属线的膨胀系数，探究金属在受热作用下的膨胀规律，并验证线性膨胀系数的概念。
二、实验原理。
金属在受热作用下会发生线性膨胀，其膨胀量与温度变化呈线性关系。
金属线的膨胀量可用以下公式表示：ΔL = αL0ΔT。
其中，ΔL为金属线的膨胀量，α为线性膨胀系数，L0为金属线的原始长度，ΔT为温度变化量。
三、实验器材。
1. 金属线。
2. 热水槽。
3. 温度计。
4. 尺子。
四、实验步骤。
1. 准备金属线，并测量其原始长度L0。
2. 将金属线固定在支架上。
3. 将热水倒入热水槽中，待温度稳定后，记录水温作为初始温度T1。
4. 将金属线放入热水中，测量金属线的膨胀量ΔL。
5. 记录金属线在热水中的最终温度T2。
6. 根据实验数据计算金属线的线性膨胀系数α。
五、实验数据记录。
1. 金属线原始长度L0 = 1m。
2. 初始温度T1 = 25°C。
3. 最终温度T2 = 75°C。
4. 金属线膨胀量ΔL = 5mm。
六、实验结果分析。
根据实验数据计算得到金属线的线性膨胀系数α为：α = ΔL / (L0ΔT) = 5mm / (1m × 50°C) = 1 × 10^-4 /°C。
七、实验结论。
通过本实验的测定和计算，验证了金属线在受热作用下会发生线性膨胀的规律，并得到了金属线的线性膨胀系数α。
实验结果表明，金属线的膨胀量与温度变化呈线性关系，膨胀系数是一个常数，可用于预测金属在不同温度下的膨胀量。
八、实验注意事项。
1. 在实验过程中要小心热水的温度，避免烫伤。
2. 测量金属线的膨胀量时要注意准确度，避免误差。
九、实验总结。
本实验通过测定金属线的膨胀量，验证了金属在受热作用下的线性膨胀规律，得到了金属线的线性膨胀系数α。
实验结果对于理解金属膨胀规律具有重要意义，也为工程应用提供了重要参考。
以上为金属线膨胀系数的测定实验报告。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告
本实验旨在测定金属线的线胀系数，了解金属线的热膨胀特性。
实验原理：
金属线热膨胀的原理是，当金属受热时，其分子内部的热运动增强，分子之间的距离也随之增大，从而导致物体的尺寸扩大，即产生热膨胀现象。
金属线的线胀系数是指在单位温度变化下，金属线长度增加的比例。
实验器材：
1.金属线
2.测温仪
3.皮尺
4.温度计
5.实验台
实验步骤：
1.将金属线固定在实验台上，用皮尺测出金属线的长度。
2.将测温仪夹在金属线上，并将温度计插入测温仪中，记录下此时的温度。
3.将热水放入容器中，在温度计显示为100℃时，测量金属线的长度，并记录下此时的温度。
4.根据所得数据计算出金属线的线胀系数。
实验结果：
测得金属线初始长度为10cm，温度为20℃；在100℃下，金属
线长度为10.5cm。
根据公式：线胀系数=（ΔL/L）/ΔT
其中，ΔL为金属线的长度变化量，ΔT为温度变化量。
则可得出线胀系数为：（0.5/10）/（100-20）=0.00025/℃
实验结论：
通过实验得出金属线的线胀系数为0.00025/℃。
这说明在一定温度范围内，金属线的长度会随温度的升高而增大，具有热膨胀的特性。
掌握金属线的线胀系数能够为工程设计提供重要的参考依据，特别是在高温环境下工作的机器和设备的设计中更为重要。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告金属线胀系数的测定实验报告引言：金属的热胀冷缩性质是物理学中的一个重要研究领域。
金属的线胀系数是描述金属在温度变化时长度变化的物理量。
本实验旨在通过测定不同金属的线胀系数，探究金属的热胀冷缩规律。
实验装置与方法：实验装置包括一个恒温槽、一根金属线、一个测微器和一个温度计。
首先，将金属线固定在两个支架上，保证其自由伸缩。
然后，将恒温槽中的温度调至适当的初始温度，测量金属线的初始长度。
接下来，将恒温槽中的温度逐渐升高，并记录每个温度下金属线的长度变化。
同时，使用温度计测量恒温槽中的温度。
实验结果与分析：我们选取了铜、铁和铝作为实验材料，进行了线胀系数的测定。
下表列出了实验数据：温度（℃）铜线长度（cm）铁线长度（cm）铝线长度（cm）20 10.0 10.0 10.030 10.2 10.1 10.140 10.4 10.2 10.250 10.6 10.3 10.360 10.8 10.4 10.4根据实验数据，我们可以计算出每个金属的线胀系数。
线胀系数的计算公式为：线胀系数= (ΔL / L0) / ΔT其中，ΔL为长度变化，L0为初始长度，ΔT为温度变化。
以铜为例，当温度从20℃升至30℃时，长度变化为0.2cm。
初始长度为10.0cm，温度变化为10℃。
代入公式计算得到铜的线胀系数为：线胀系数 = (0.2 / 10.0) / 10 = 0.002同样的方法可以计算出铁和铝的线胀系数。
铁的线胀系数为0.001，铝的线胀系数为0.0015。
通过比较不同金属的线胀系数，我们可以发现铝的线胀系数最大，铜次之，铁最小。
这是因为金属的线胀系数与其晶格结构和原子间的结合力有关。
铝的晶格结构较松散，原子间的结合力较弱，因此其线胀系数较大。
铜的晶格结构较紧密，原子间的结合力较强，因此其线胀系数较小。
铁的晶格结构介于铝和铜之间，因此其线胀系数处于中间水平。
结论：通过本实验，我们成功测定了铜、铁和铝的线胀系数，并比较了它们之间的差异。
金属线膨胀系数的测定实验报告
金属线膨胀系数的测定实验报告1. 引言嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个看似枯燥却充满趣味的实验——金属线膨胀系数的测定。
这可是个简单却有趣的过程，绝对能让你在聚会上多了几分谈资，哈哈！说到膨胀系数，其实就是金属在热量作用下变长的程度。
这就像咱们吃了一顿丰盛的饭后，肚子也会有点膨胀的感觉。
用在金属上，就显得特别有意思了。
2. 实验目的2.1 理解膨胀系数的概念首先，咱们得搞清楚什么是膨胀系数。
简单来说，就是当温度变化时，金属线每升高一度，变长多少厘米。
这就好比是丈量一条金属线的“身高”，温度一上升，它就要“长高”了，真是有趣啊！2.2 掌握实验方法接下来，咱们得知道怎么测量它。
这个实验不需要太复杂的设备，只要一些简单的工具，比如金属线、温度计和热源。
就像做饭，只要有锅、铲子和火，就能搞定一桌好菜。
咱们这次的“烹饪”是要把金属线“煮”热，看看它能伸多长。
3. 实验材料与步骤3.1 准备工作好啦，先来看看实验需要什么材料。
首先，咱得准备一根金属线，最好是铜或铝，这两种金属比较常见。
再来一个温度计，用来测量水温；最后，咱还得找个热源，热水壶或者酒精灯都可以，简单又实用。
3.2 实验步骤然后，咱就可以开始实验了！首先，把金属线的一头固定在桌子上。
然后，准备一锅热水，等水烧开时，咱就把金属线的另一头放进去。
注意哦，水要热，但也别烫到自己，安全第一！接下来，咱们用温度计测量水的温度，记得记录下来。
随着水温的上升，金属线也会慢慢“拉伸”，这时候就要观察并测量它的长度变化。
这个过程有点像看一场变魔术，真让人期待！4. 数据记录与分析4.1 记录数据在热水里待了一会儿，咱得仔细记录金属线的长度变化。
每升高一度，线的长度就会有一点变化。
比如，水温从20°C升到80°C，咱得把对应的金属线长度一一记下，就像记账一样，不能漏掉任何一个数字，真是有点麻烦但又特别重要。
4.2 数据分析数据记录完了，接下来就是大显身手的时候了！把这些数据整理出来，计算出膨胀系数。
金属线膨胀系数测量实验报告
金属线膨胀系数测量实验报告实验目的：1.测量不同金属的线膨胀系数。
2.探究金属的物理性质与线膨胀系数之间的关系。
实验原理：金属的线膨胀系数是指金属在单位温度升高下，单位长度变化的比例。
金属的线膨胀系数可以通过实验测量得到。
实验中，我们将采用两种方法来测量金属的线膨胀系数，分别是线膨胀测量和带孔测量。
实验步骤：1.实验前准备：1)准备金属样品（例如铁、铜、铝等）。
2)准备测量线膨胀的仪器，包括测量尺、三角板、螺丝等。
3)准备夹具和加热源，用于将金属样品加热。
2.线膨胀测量：1)将金属样品固定在夹具上。
2)使用测量尺测量金属样品的长度。
3)将金属样品加热至一定温度。
4)等待金属样品达到热平衡后，再次使用测量尺测量金属样品的长度。
5)记录金属样品的长度变化。
3.带孔测量：1)将金属样品固定在夹具上。
2)锁定测量尺，并通过螺丝固定在夹具上。
3)将金属样品加热至一定温度。
4)等待金属样品达到热平衡后，使用螺丝微调尺的长度。
5)记录螺丝微调尺的长度变化。
4.数据处理：1)分别计算线膨胀测量和带孔测量的线膨胀系数值。
2)对不同金属的线膨胀系数进行比较和分析。
3)利用线性回归等方法，探究金属的物理性质与线膨胀系数之间的关系。
实验结果与分析：根据实验数据计算得到的不同金属的线膨胀系数如下：金属样品线膨胀系数铁1.2×10^-5/℃铜1.7×10^-5/℃铝2.3×10^-5/℃可以看出，不同金属的线膨胀系数存在较大差异。
铁的线膨胀系数最小，铝的线膨胀系数最大，而铜位于两者之间。
这与金属的晶体结构、化学成分等相关。
由于铁的晶体结构较为紧密，其原子的热膨胀受到约束，故线膨胀较小；而铝的晶体结构较为松散，其原子的热膨胀较为自由，故线膨胀较大。
通过线性回归分析，我们可以发现金属的线膨胀系数与其一些物理性质相关，如晶体结构、密度等。
这一结论对于金属的材料选择和应用有重要意义。
实验总结：本实验通过线膨胀测量和带孔测量两种方法，测量了不同金属的线膨胀系数，并分析了金属的物理性质与线膨胀系数之间的关系。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告引言金属的线胀系数是指在温度变化时，金属材料长度的变化比例。
了解金属线胀系数对于工程设计和材料研究非常重要。
本实验将通过测量金属线在不同温度下的长度变化，来确定金属的线胀系数。
实验步骤1. 准备实验材料和设备•实验材料：选择一种金属线作为实验样品，例如铁丝或铜丝。
•实验设备：恒温水槽、温度计、游标卡尺、计时器。
2. 设置实验条件•将恒温水槽的温度设置在一个合适的范围，例如从室温开始逐渐升高到80°C。
•使用温度计测量恒温水槽内的温度，并记录下来。
3. 测量金属线的长度•在室温下，使用游标卡尺测量金属线的初始长度，并记录下来作为参考值。
•将金属线放入恒温水槽中，确保其完全浸入水中。
•等待一段时间，让金属线与水的温度达到平衡。
•再次使用游标卡尺测量金属线的长度，并记录下来。
4. 重复测量•重复步骤3，但每次将温度升高一定的步长，例如每次升高10°C，直到达到设定的最高温度。
数据处理与分析1. 计算金属线的线胀系数•对于每个温度点，计算金属线的长度变化。
•根据公式ΔL = α * L * ΔT，计算金属线的线胀系数α，其中ΔL 是长度变化，L 是初始长度，ΔT 是温度变化。
2. 绘制实验结果图表•使用数据绘制温度与金属线线胀系数之间的变化曲线图表。
•横轴为温度，纵轴为线胀系数。
•根据曲线的趋势，分析金属线胀系数与温度的关系。
结论通过该实验，我们成功测定了金属线的线胀系数，并绘制了线胀系数随温度变化的曲线图。
根据实验结果，可以得出金属线的线胀系数随温度的升高而增加的结论。
这对于工程设计和材料研究中的热膨胀问题具有重要意义。
参考文献(这里列出你在写实验报告时参考的任何文献、资料等信息)。
金属线膨胀系数的测定实验数据
金属线膨胀系数的测定实验数据金属线膨胀系数的测定实验数据，这可是个大学物理实验中的重头戏啊！今天，我就来给大家讲讲这个实验的一些趣事。
咱们得了解一下什么是金属线膨胀系数。
简单来说，就是金属线在高温下膨胀的程度。
这个系数可是关系到很多领域哦，比如航空航天、汽车制造等等。
所以，学会测定金属线膨胀系数，对于我们的日常生活和工作都是非常有帮助的。
那么，接下来我就带大家一步一步地来看看这个实验的过程吧。
我们需要准备一些材料，比如金属线、千分尺、温度计、烤箱等等。
然后，我们就可以开始测量了。
第一步，我们要先测量一下金属线的初始长度。
这一步可不能马虎哦，因为后面的测量结果都是基于这个初始长度的。
接着，我们要把金属线放入烤箱中进行加热。
这里的加热温度可不是随便设定的，得根据实验要求来定。
不过，不用担心，一般来说，我们都是在标准温度下进行的。
第二步，等到金属线达到预定温度后，我们就可以开始测量它的长度了。
这一步也是非常重要的，因为它直接关系到金属线膨胀后的长度。
我们可以用千分尺来测量金属线的长度，然后记录下来。
第三步，等金属线冷却下来后，我们再次用千分尺测量它的长度。
这时候，你可能会问：“两次测量的结果不一样怎么办？”别着急，这个问题其实很简单。
因为金属线在加热过程中是会发生膨胀的，所以第二次测量的结果会比第一次长一些。
这就是金属线膨胀系数的含义所在。
最后一步，我们就可以计算出金属线的膨胀系数了。
这个系数的计算公式很简单：(膨胀后长度初始长度) / 初始长度 * 1000。
当然啦，具体的计算过程还得根据实验数据来确定。
好了，经过这么一番折腾，我们终于得到了金属线的膨胀系数。
是不是感觉很有成就感呢？不过，这个实验也有一些小插曲哦。
比如说，有一次我在测量金属线的长度时，手一抖就把千分尺弄坏了。
当时我可真是心急如焚啊！好在最后还是想出了解决办法，才顺利完成了实验。
还有一次，我在加热金属线时，不小心把它烧焦了。
当时我可是傻眼了，不知道该怎么办才好。
金属线胀系数的测量实验报告
金属线胀系数的测量实验报告一、实验目的1、学会使用千分表测量金属杆的微小长度变化。
2、掌握用光杠杆法测量金属线胀系数的原理和方法。
3、加深对热膨胀现象的理解，培养实验操作和数据处理能力。
二、实验原理当固体温度升高时，由于分子的热运动加剧，固体的长度会发生微小的增加。
这种现象称为线膨胀。
对于一根长度为 L₀的金属杆，在温度升高ΔT 时，其伸长量ΔL 与原长 L₀、温度变化量ΔT 以及金属的线胀系数α 之间的关系为：ΔL ＝αL₀ΔT线胀系数α 是表征材料热膨胀特性的物理量，单位为 1/℃。
本实验采用光杠杆法测量金属杆的微小伸长量。
光杠杆是一个带有可旋转平面镜的三脚支架，其原理是利用光的反射将微小长度变化进行放大。
三、实验仪器1、加热装置（包括温控仪）2、金属杆及支架3、光杠杆及望远镜尺组4、千分表5、米尺四、实验步骤1、调节光杠杆和望远镜尺组将光杠杆的平面镜放在平台上，使平面镜与金属杆平行，且平面镜的前足尖位于金属杆的固定端，后足尖位于活动端。
调整望远镜尺组，使其与光杠杆平面镜等高，且望远镜的光轴与平面镜垂直。
通过望远镜能清晰地看到标尺的像。
2、测量金属杆的初始长度 L₀用米尺测量金属杆在室温下的长度，测量多次取平均值。
3、安装千分表将千分表安装在金属杆的活动端，使其测量杆与金属杆垂直，并预压一定的量，记录千分表的初始读数。
4、开始加热并测量打开加热装置，设置合适的升温速率和目标温度。
每隔一定的温度间隔，读取千分表和望远镜中标尺的读数。
5、数据记录将测量得到的温度、千分表读数和望远镜标尺读数记录在表格中。
五、数据处理1、计算金属杆的伸长量根据千分表的读数变化计算金属杆的微小伸长量ΔL₁。
利用光杠杆原理，通过望远镜标尺读数的变化计算金属杆的伸长量ΔL₂。
光杠杆原理公式：ΔL₂＝（b ／D) × Δn其中，b 为光杠杆后足尖到两前足尖连线的垂直距离，D 为光杠杆平面镜到望远镜标尺的距离，Δn 为望远镜标尺读数的变化量。
金属线膨胀系数的测量实验报告
金属线膨胀系数的测量实验报告1. 实验背景与目的大家好，今天我们来聊聊金属线膨胀系数的测量实验。
你有没有注意到，当你把一根金属棒放在阳光下，它是不是有时会变得“热乎乎”的？这可不仅仅是你感觉热，而是金属真的会因为温度的变化而膨胀或者收缩。
这就是金属线的膨胀系数的由来啦。
为了搞清楚这些金属在不同温度下的“胀大”行为，我们需要做一些实验。
其实，金属的膨胀系数就像是金属“长胖”的程度。
就好比你吃了一大碗面条后，肚子鼓鼓的，金属也是因为热量而变得“鼓鼓的”。
所以，搞清楚金属的膨胀系数，能帮助我们更好地设计和使用金属材料。
比如，铁路轨道要是膨胀了，却没有足够的空间来容纳，就会变成“大麻烦”了。
1.1 实验材料说到材料，我们需要用到一根金属线，这个金属线可以是铜、铝或者钢等等。
别忘了，还需要一个很特别的东西——游标卡尺。
这个工具就像是金属线的“体检医生”，能够精确测量金属的直径和长度。
同时，实验中还需要一个热源，通常是电炉，这个家伙就像是金属的“热情教练”，能把金属加热到不同的温度。
最后，温度计也是必不可少的，它会记录下金属“被热辣辣”烘烤的温度。
1.2 实验步骤实验步骤其实也没有想象中那么复杂，咱们一步步来。
首先，得把金属线的初始长度和直径测量清楚，这就像是医生给病人做体检，确保我们了解“病人的”基本情况。
然后，把金属线固定在一个架子上，准备接受“热力”挑战。
接下来，把金属线加热到一定的温度，记住要缓慢加热，不然会让金属“吓坏了”，影响实验结果。
当金属线的温度升高时，它会发生膨胀。
此时，使用游标卡尺再次测量金属线的长度和直径。
最后，记录下加热后的温度，和对应的金属线长度。
重复几次实验，这样得到的数据就更加可靠了。
最后一步，整理数据，计算金属线的膨胀系数。
这个过程就像是把厨师做好的一道菜端上桌，大家可以一起品尝结果啦。
2. 实验结果与分析实验的结果就像是这场“热辣辣”的游戏的结局，能告诉我们金属线在不同温度下的“变身”情况。
金属线胀系数的测定实验报告数据
金属线胀系数的测定实验报告数据一、实验目的1、学会使用千分表测量微小长度的变化。
2、掌握用光杠杆法测量金属棒的线胀系数。
3、了解金属受热膨胀的规律。
二、实验原理固体受热时会发生膨胀，其长度的增加量与温度的升高量成正比。
设固体在温度为 t₁时的长度为 L₁，温度升高到 t₂时的长度为 L₂，线胀系数为α，则有：ΔL ＝ L₂ L₁＝αL₁Δtα ＝（L₂ L₁) ／（L₁Δt)由于金属棒的伸长量ΔL 很小，难以直接测量，本实验采用光杠杆法进行测量。
光杠杆原理：光杠杆是一个带有三个尖足的平面镜，前两尖足放在一个固定的平台上，后尖足放在待测金属棒的顶端。
当金属棒受热伸长时，光杠杆的后尖足会随之上升，从而带动平面镜转动一个微小的角度θ。
通过望远镜和标尺，可以测量出平面镜转动角度θ所对应的标尺读数的变化量 n。
根据几何关系，有：ΔL ＝ b·n ／ 2D其中，b 为光杠杆常数（即前两尖足间的距离），D 为望远镜到平面镜的距离。
将上式代入线胀系数的表达式，可得：α ＝（b·n) ／（2D·L₁Δt)三、实验仪器1、加热装置：包括电炉、石棉网等。
2、金属棒：待测金属材料制成。
3、光杠杆及望远镜、标尺。
4、千分表。
5、温度计。
四、实验步骤1、调整光杠杆和望远镜的位置，使望远镜中能够清晰地看到标尺的像。
2、测量光杠杆常数 b 和望远镜到平面镜的距离 D。
3、用千分表测量金属棒在室温 t₁时的长度 L₁，并记录。
4、接通电炉电源，对金属棒进行加热，同时观察温度计的示数。
每隔一定温度间隔，记录一次标尺的读数 n 和温度计的示数 t。
5、当温度升高到一定值后，停止加热，让金属棒自然冷却，再次测量室温下金属棒的长度 L₂，以检验实验的重复性。
五、实验数据记录与处理｜温度 t（℃）｜标尺读数 n（mm）｜｜｜｜｜ 20 ｜ 250 ｜｜ 40 ｜ 305 ｜｜ 60 ｜ 360 ｜｜ 80 ｜ 415 ｜｜ 100 ｜ 470 ｜1、计算温度的变化量Δt：Δt ＝ t t₁2、计算每次温度变化对应的标尺读数变化量Δn：Δn ＝ n n₁3、计算金属棒的伸长量ΔL：ΔL ＝b·Δn ／ 2D4、根据线胀系数的表达式，计算不同温度下的线胀系数α，并求平均值。
金属线膨胀系数的测量实验报告
金属线膨胀系数的测量实验报告金属线膨胀系数的测量实验报告引言：金属材料的热膨胀是热学领域中一个重要的性质，也是工程应用中需要考虑的因素之一。
金属材料在受热时会发生膨胀，而在被冷却时会发生收缩，这种现象被称为热膨胀。
热膨胀系数是描述金属材料热膨胀性质的一个重要参数，它表示单位温度变化时金属材料长度变化的比例。
实验目的：本实验旨在通过测量不同金属线材料在不同温度下的长度变化，计算出各金属的膨胀系数，并研究不同金属的热膨胀性质。
实验原理：实验中使用了几种常见的金属线材料，包括铜线、铁线和铝线。
根据热膨胀原理，我们可以通过测量金属线在不同温度下的长度变化，计算出其膨胀系数。
实验步骤：1. 准备工作：将实验室温度调整到稳定状态，并确保实验器材处于常温状态。
2. 安装测量装置：将金属线固定在测量装置上，确保金属线的长度可以自由伸展。
3. 测量初始长度：使用游标卡尺等测量工具，测量金属线的初始长度，并记录下来。
4. 加热金属线：将测量装置放置在恒温水槽中，并逐渐加热水槽的温度。
5. 测量长度变化：在不同温度下，使用测量工具测量金属线的长度，并记录下来。
6. 数据处理：根据测量结果，计算出各金属线的膨胀系数，并进行数据分析。
实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，我们可以计算出各金属线的膨胀系数。
根据经验公式：膨胀系数 = （L2 - L1）/（L1 * ΔT）其中，L1为初始长度，L2为测量长度，ΔT为温度变化值。
以铜线为例，我们在不同温度下测量得到的长度变化数据如下：温度（摄氏度）长度变化（mm）20 030 0.0540 0.1050 0.15通过计算，我们可以得到铜线的平均膨胀系数为0.000016/℃。
同样的方法，我们可以计算出铁线和铝线的膨胀系数。
进一步分析发现，铜线的膨胀系数较大，说明铜具有较强的热膨胀性质；而铁线的膨胀系数较小，说明铁的热膨胀性质相对较弱。
这与我们在日常生活中的观察是一致的，因为铜制品常用于热传导较快的场合，而铁制品常用于需要保持稳定形状的场合。
金属线膨胀系数的测量实验
金属线膨胀系数的测量实验
金属线膨胀系数的测量实验可以采用以下步骤：
1. 准备材料：选择需要测量的金属线材，如铜线或铁线，并准备一根定长的参考线，如尺子或标尺。
2. 测量初始长度：使用尺子或标尺测量金属线的初始长度，并记录下来。
3. 设置实验装置：可以制作一个简易的装置，将金属线固定在一端，另一端悬空。
确保金属线能够自由伸展。
4. 加热金属线：使用火焰或其他加热源加热金属线的自由端，直至金属线达到稳定温度。
5. 测量膨胀长度：使用尺子或标尺再次测量金属线的长度，并记录下来。
6. 计算膨胀系数：根据膨胀长度的变化以及金属线的初始长度，可以计算金属线的线膨胀系数。
膨胀系数可以使用以下公式进行计算：
膨胀系数= (膨胀长度- 初始长度) / (初始长度×温度变化)
7. 重复实验：为了提高实验的准确性，可以重复实验数次，并取平均值作为最终结果。
需要注意的是，在进行实验时要注意安全，避免火焰或加热源接触到其他可燃物品，并确保实验装置的稳定性。
同时，温度变化应控制在可控范围内，以避免过高温度对金属线产生不可逆的影响。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告一、实验目的1、学会使用千分表测量微小长度的变化。
2、掌握用光杠杆法测量金属棒的线胀系数。
3、观察金属受热膨胀的现象，加深对热膨胀规律的理解。
二、实验原理固体受热时会发生长度的伸长，这种现象称为线膨胀。
设固体在温度为$t_1$时的长度为$L_1$，温度升高到$t_2$时的长度为$L_2$，则固体在温度区间$（t_2 t_1)＄内的平均线胀系数$＼alpha$定义为：＼＼alpha ＝＼frac{L_2 L_1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼由于长度的变化量$＼Delta L ＝ L_2 L_1$通常很小，难以直接测量，本实验采用光杠杆法将微小的长度变化量放大进行测量。
光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，其结构如图 1 所示。
平面镜固定在一个三脚支架的一端，三脚支架的另两个脚与一个等腰直角三角形的底边重合，而三角形的直角顶点处装有一个能沿金属棒长度方向自由移动的尖头，尖头与金属棒接触。
当金属棒受热伸长时，带动光杠杆的尖头移动，使光杠杆绕其前两脚尖的连线转动一微小角度$＼theta$，从而使反射光线转过$2\theta$的角度。
设开始时望远镜中叉丝横线对准的刻度为$n_1$，当光杠杆转动$＼theta$角后，叉丝横线对准的刻度为$n_2$，则望远镜中标尺读数的变化量为$＼Delta n ＝ n_2 n_1$。
根据几何关系可得：＼＼tan 2\theta ＼approx 2\theta ＝＼frac{＼Delta n}｛D}＼其中，＄D$为望远镜到光杠杆平面镜的距离。
又因为$＼theta$很小，所以有：＼＼tan ＼theta ＼approx ＼theta ＝＼frac{＼Delta L}｛b}＼其中，＄b$为光杠杆后脚尖到两前脚尖连线的垂直距离。
联立以上两式可得：＼＼Delta L ＝＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼将上式代入线胀系数的定义式中，可得：＼＼alpha ＝＼frac{1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼cdot ＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼三、实验仪器1、线胀系数测定仪：包括加热装置、金属棒、光杠杆、望远镜和标尺。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告实验报告的第一部分，咱们得聊聊金属线的热胀冷缩。
相信大家都听过一句话：“物理是生活的百科全书。
”没错，金属线的膨胀系数就是其中的一个小小章节。
我们想知道，金属在温度变化时到底会发生什么？它是怎么变化的？为什么它会变长、变短？这一切都跟“热胀冷缩”有关。
1.1 实验目的首先，实验的目的很简单。
我们要测定不同金属的线胀系数。
这就像在做一道菜，得知道每种材料的比例，才能做出美味的佳肴。
通过测量金属线在加热和冷却过程中的长度变化，咱们可以算出它的线胀系数。
这样一来，咱们对金属的物理特性有了更深的了解。
1.2 实验原理那么，线胀系数是什么呢？简单来说，线胀系数是单位长度的金属在温度变化时所引起的长度变化量。
听起来有点拗口，其实意思很明了。
咱们用公式来表示：α = ΔL / (L0 ΔT)。
这个公式中的每个符号都有它的意义。
ΔL是长度的变化，L0是初始长度，ΔT是温度的变化。
数学总是能帮我们理清头绪。
接下来，我们进入实验的第二部分。
准备工作可得好好做。
材料准备好后，我们就开始加热实验。
2.1 实验材料用到的材料包括不同类型的金属线，比如铝、铜和铁。
这几种金属各有特色。
铝轻盈，铜导电性好，铁则结实耐用。
这就像是一场金属界的聚会，每种金属都带着自己的个性登场。
2.2 实验步骤实验步骤相对简单。
首先，把金属线的两端固定在夹具上。
然后，用热水或者火焰来加热金属线。
这个时候，大家可以观察到金属线慢慢变长。
真的是让人兴奋，像是看着一棵植物悄悄发芽。
在加热的过程中，咱们要不断测量它的长度变化。
温度变化越大，长度变化越明显。
大家可以随时记录下这些数据，最后会发现规律。
2.3 数据记录与处理在记录数据的时候，耐心是关键。
一定要仔细，不要漏掉任何一个数字。
最终我们将这些数据整理成表格。
通过计算，得出每种金属的线胀系数。
这个过程就像拼拼图，拼出最后的完整图案，心里那种成就感，真的是棒极了！实验的第三部分是分析与讨论。
实验四金属线胀系数的测量电脑仿真
对未来研究的展望
01 02 03
拓展研究范围
未来可以进一步拓展金属线胀系数测量的研究范围，探索 不同金属材料、不同温度和压力下的线胀特性。同时，可 以尝试将电脑仿真技术应用于其他物理实验领域，以提高 实验教学的效果和质量。
改进数据处理方法
针对数据处理难度较大的问题，可以尝试采用更先进的数 据处理和分析方法，如人工智能和机器学习技术，以提高 数据处理效率和精度。
05
实验结果与讨论
实验结果展示
金属线胀系数测量结 果
金属线胀系数随温度 变化的曲线图
金属线胀系数测量结 果与理论值对比
结果分析
实验结果与理论值的一致性分析
实验结果与前人研究结果的比较 分析
实验结果在不同温度下的变化趋 势分析
误差来源与改进措施
01
误差来源分析
02
温度测量误差
03
长度测量误差
误差来源与改进措施
通过实验，我们验证了金属线胀系数的基本原理，加深了对线胀现象的 理解。同时，也提高了我们运用理论知识解决实际问题的能力。
03
实验操作规范
在实验过程中，我们严格遵守操作规范，遵循实验步骤，保证了实验结
果的可靠性。此外，我们还需要注意度。
本实验的局限性
01
模拟条件限制
开始实验
在仿真软件中启动实验，观察金属线的变化， 记录相关数据。
结束实验
当温度达到设定值或实验时间结束时，停止加热并让金属线自然冷却。
数据处理与分析
01
02
03
数据整理
将实验过程中记录的数据 进行整理，包括温度、线 胀长度等。
数据处理
根据实验目的和要求，对 数据进行处理和分析，如 计算线胀系数、绘制图表 等。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告一、实验目的1、学习用光杠杆法测量金属的线胀系数。
2、掌握千分表的使用方法。
3、学会对实验数据进行处理和误差分析。
二、实验原理固体受热时会发生膨胀，其长度的增加量与温度的升高量成正比。
设固体在温度为 t1 时的长度为 L1，温度升高到 t2 时的长度为 L2，线胀系数为α，则有：ΔL ＝ L2 L1 ＝αL1Δtα ＝（L2 L1) ／（L1Δt)式中，Δt ＝ t2 t1 为温度的变化量。
本实验采用光杠杆法测量微小长度的变化。
光杠杆是一个带有三个尖足的平面镜，前两尖足放在一个固定的平台上，后尖足置于被测微小长度变化的物体上。
当被测物体长度发生微小变化时，光杠杆将绕前两尖足的连线转动一个微小角度θ，反射光线将在远处的标尺上移动一段距离 n。
根据几何关系，可以得到：tanθ ≈ θ ＝ n ／ D又因为θ很小，所以有：ΔL ／ b ＝θ联立可得：ΔL ＝ n b ／ D将其代入线胀系数的表达式，可得：α ＝ n b ／（L1 Δt D)三、实验仪器1、线胀系数测定仪：由加热装置、待测金属棒、温度计等组成。
2、光杠杆及望远镜尺组：包括光杠杆、望远镜、标尺等。
3、千分表。
4、游标卡尺。
5、米尺。
四、实验步骤1、用米尺测量金属棒的长度 L1，在不同位置测量多次，取平均值。
2、用游标卡尺测量金属棒的直径 d，在不同位置测量多次，取平均值。
3、将光杠杆的前脚放在平台的凹槽中，后脚放在金属棒的顶端，使光杠杆平面镜与平台垂直。
4、调节望远镜，使其与光杠杆平面镜等高，并能看到平面镜反射的标尺像。
5、记录望远镜中标尺的初始读数 n1 。
6、打开加热装置，缓慢升温，每隔一定温度（如 10℃）记录一次温度t 和望远镜中标尺的读数n ，直到温度升高到一定值（如80℃）。
7、关闭加热装置，待金属棒冷却后，再次测量金属棒的长度L2 。
五、实验数据记录与处理1、金属棒长度的测量｜测量次数|1|2|3|4|5|平均值|｜｜｜｜｜｜｜｜｜L1（cm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|2、金属棒直径的测量｜测量次数|1|2|3|4|5|平均值|｜｜｜｜｜｜｜｜｜d（cm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|3、温度和标尺读数的记录｜温度 t（℃）｜10|20|30|40|50|60|70|80|｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜标尺读数 n（cm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|4、数据处理（1）计算金属棒的平均直径 d ＝（d1 ＋ d2 ＋ d3 ＋ d4 ＋ d5）／5 。
金属线胀系数的测定实验报告
金属线胀系数的测定实验报告实验的准备工作可谓是至关重要。
首先，我们需要一根金属线，通常用铜或铝。
这些材料的线胀系数可是各有千秋。
接着，温度计、刻度尺和加热装置也是必不可少的。
大家可想而知，任何细微的误差都会影响到最终结果。
我们先来聊聊金属线的性质。
金属是个神奇的家伙，热胀冷缩的特性让它在生活中无处不在。
想象一下，夏天的铁轨，热得弯曲；冬天的水管，冷得缩短。
这就是金属线胀系数的真实写照，咱们这次实验就是为了揭开它的神秘面纱。
接下来的步骤就显得尤为重要。
首先，用刻度尺量一下金属线的初始长度。
记录下这个数据，别忘了哦。
然后，将线的一端固定在支架上，另一端连接到一个称重装置。
接下来，加热金属线。
温度一升高，它开始膨胀。
真是让人惊叹！温度变化时，我们不断测量。
每升高一点温度，长度的变化都要记录下来。
像是一次小小的冒险，期待最终的发现。
数据的积累让我们每个人都像是科学家，心里乐开了花。
随着实验的推进，观察到的现象真的很有意思。
金属线在不同温度下的表现各异，长短不一。
每一个测量都像是为这个秘密揭开一角面纱。
咱们得出的线胀系数，竟然如此直接反映了金属的特性。
最后，我们进行数据分析。
将不同温度下的长度变化做个图表，找出规律。
哇，没想到，经过一番努力，我们居然能找出金属线胀系数的最终值。
那一刻，仿佛自己也成了科学家的伙伴。
总结来说，这次实验不仅让我领悟到金属的特性，还让我体会到了科学探索的乐趣。
看到自己一步一步揭开真相，真是开心。
科学不就是这样吗？探索未知，最终找到那份属于我们的答案。
金属线胀系数的测量
结果: 调节望远镜使标尺刻度合适（不会过大或过小）且清晰地 出现在视野中央位置标尺的“0”刻度线与望远镜十字叉丝基本重合。
5. 打开加热电位器
窗口1.望远镜视野 窗口3.温度计
窗口2.加热开关
具体要求：（测量前注意光杠杆系统和镜尺系统不能再调节） 一、测量温度变化的时候，子窗口“1”，“2”，“3”要同时打开。 二、记录20.0~90.0摄氏度之间每间隔10.0摄氏度所对应的标尺刻度S， 共记录八组数据，填入实验报告对应的表格。
温度开关
黑色旋钮
6. 测量光杠杆臂长b
(1)鼠标左键点击 “ b” (2)鼠标左键点击“光杠杆”
定义：光杠杆臂长b=后足位置b2—前足位置b1 （注意：哪个是前足？哪个是后足？左边初始位置刻度不是从0开始）
7. 测量平面镜到标尺的距离D
(1)鼠标左键点击“D”
(2)鼠标左键点击“光杠杆”
由于平面镜从侧面看过去具有一定厚度，因此不能准确读出平面镜中心位置D1， 故此时读数可以只读到毫米位，不必估读到下一位。
二、用图解法求出直线斜率，代入公式算出线胀系数。
(1) 测量数据有效数据到最小分度下一位； (2) 斜率计算的有效数字运算法则(此处包含加减乘除运算)； (3) 测量数据科学计数法和计算结果的单位。
实验完成后电脑不要关机，需要留着检查， 按照签到序号交实验报告！
5. 思考：能否用游标卡尺或者螺旋测微器进行测量？
二、实验原理
1. 光杠杆+镜尺系统
n1
D b
ΔL
n2
L b(n2 n1) / 2D
2.光学方法的优点
n1 D b ΔL
n 2L D / b
(1)ΔL在10-5量级，Δn在10-3量级，放大率约为几百 倍，如何提高放大率？ (2)测量过程与待测物体不接触，远距离测量，不影 响物理过程。 思考：为什么要用光杠杆系统来测量热胀系数？
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然后测量平面 镜位置
注意：平面镜 位置和标尺位置 测量前，先把鼠 标移到相应位置 左键点击并不再 移动。
最后测量标尺 位置
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大学物理实验
数据处理
根据课本第一章第三节要求作图。
注意坐标起点、坐标比例的选择，坐标轴的标注， 描点所用符号和位置，连线等等
用图解法求出直线斜率，并算出线胀系数。
注意计算斜率所用两点的选择，斜率的有效数 字位数及单位，线胀系数的有效数字及单位。如 有不明白处可以参考课本例子。
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大学物理实验
光杆杆平面镜角度调好后，接下来先调节底座。
用鼠标左键或者右键点 击底座，使望远镜视野对准 标尺像中央刻度的位置，鼠 标点击移动的幅度可以通过 “移动步长”来设置。
注意平面镜角度未调好之前不能随意大幅度调节底座，一旦望远镜角 度偏移出标尺范围（软件启动时望远镜初始位置肯定对准标尺附近）， 则望远镜视野将不会出现任何物体，此时只能退出热涨系数仿真实验后 重新进入。
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大学物理实验
5、加热及测量。
把开关扳向右侧 打开，并且调节 电位器（加热功 率）可以看到指 示灯变亮，且温 度开始上升。
开关
电位器
指示灯
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大学物理实验
当温度到达20.0 摄氏度时，记下 标尺读数。
为了便于读数， 可以把开关暂时关 闭，读数完毕再继 续加热。
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大学物理实验
每隔10.0摄氏度记 录一个数据。直到 90.0摄氏度为止。
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大学物理实验
接下来调节调焦旋钮 使标尺像清晰
然后调节目镜使刻度 有合适的放大倍数
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大学物理实验
最后调节固定旋钮 （上下移动）使目镜 中央水平叉丝对准 “0”刻度附近（要求 正负1cm以内，最好 在正负3mm以内）
注意： 刻度的初始位置不同会影响接下来的读数值，但是 不会影响热涨系数的最终计算结果。 上述四种调节可以重复进行直到调节满意为止，但是 一旦开始加热，则不能对光杆杆与望远镜作任何调节。
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大学物理实验
进入固体热膨胀系数测量的界面。
在这个界面把鼠标移到仪器（或者仪器部件）的位置上， 可以显示相应的名称
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大学物理实验
在这个界面点击右键可以出现几个菜单。
此时可以看实验”简介”或者”实验原理”，也可以选择”开始实验进程”开始仿真 7
大学物理实验
1、鼠标移到铜管（看黄色箭头）所处位置，点击左 键后可进行铜管长度测量。
化，说明光杆杆平面镜的角度不对，必须返回到实验初始界面 调节平面镜角度后再调节望远镜。
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大学物理实验
两种情况可以判断光杆杆平面镜角度已经调好。
一种是望远镜视野 中出现刻度的像。
另一种是鼠标左右键
交替点击调焦旋钮时 候可以看到望远镜视 野中灰度（亮暗）发 生改变。
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大学物理实验
上面四张图中可以看到一根分界线，这根分界线是为了调 节方便，由软件给出的标尺轮廓线，实际实验中是不存在的。 模拟调焦时，如果平面镜角度已经调好，则可以看到轮廓线内 的标尺像的变化：以灰度变化表示。 如果平面镜角度没有正对望远镜（竖直），则无论如何调 焦都看不到标尺的像，望远镜视野内只能看到左边第二张图的 情形（分界线左右没有亮暗区别）。
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大学物理实验
4、点击温度计打开温度读数子窗口。
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大学物理实验
光杆杆与镜尺系统调节完毕后。
鼠标左键点击望 远镜，选择打开 望远镜视野。
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大学物理实验
鼠标左键点击电 源或电位器，打 开加热控制子窗 口。
加热测量时，建议以上三个窗口同时处于开启状态，加 热完成前不要分心。如果有其它事情，必须关闭开关，停止 加热，以免错过读数。
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大学物理实验
在望远镜调节的窗口可以作相应的调节
调焦旋钮
目镜 固定旋钮 底座
鼠标移到左边“望远镜”窗口中望远镜的某个部件，就可以显示该部件的 名称，如果该部件可以调节，就可以按鼠标左键或右键进行调节。调节的结果 反映在右边“望远镜视野”窗口中。
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大学物理实验
如果用左键和右键多次点击调焦旋钮望远镜视野都没有变
注意测量完毕必须关 闭开关，以免温度继续 升高，造成事故（在仿 真实验中必须养成良好 习惯）。
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大学物理实验
点击米尺测量光杆 杆与镜尺系统的放 大倍数
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大学物理实验
6、测量光杆杆与镜尺系统。
测量光杆杆臂长。
按 下 “b“按钮
鼠标左键点 击光杆杆
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大学物理实验
测量平面镜到标尺距离。
首先按下“D” 按钮
大学物理实验
金属线胀系数的测量
福州大学物理实验教学中心
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大学物理实验
实验目的
本仿真实验通过电脑软件模拟测量金
属的热涨系数，使同学们了解金属线胀系 数的测量原理、仪器及调节使用方法、学
会用图示法图解法计算热涨系数。
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大学物理实验
实验原理及步骤
本实验在桌面上的“大学物理仿真实验V2.0 （第二部分）”
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测量长度时，要注意分辨清楚厘米刻度线以及毫米刻度线，注意正确 读数（大小和位数）。
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大学物理实验
2、调节光杆杆与镜尺系统。
鼠标左键点击光杆杆，然后调节光杆杆带的平面镜的角度（用鼠标左键和 右键在子窗口中调节）。
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大学物理实验
3、调节望远镜。
鼠标点击望远镜，选择“进行望远镜调节”这个选项，注意在光杆杆与镜尺系统 调节好之前不要选择“打开望远镜视野”。
注意：桌面上有两个图标，其中一个是“大学物理仿真实验V2.0”不要误入， 如果误入必须退出后才能进入“V2.0第二部分”并且要注意鼠标不能多次双 击，以免打开多个窗口，如果出现这种情况将会导致软件运行不正常。
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大学物理实验
跳过开头动画后可以看到选择实验的界面如下：
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大学物理实验
点击下一页进入第二页，选择固体热膨胀系数测量：