教案22金属线胀系数2007

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金属线热膨胀系数实验讲义

固体线热膨胀系数的测定物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。

通常是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小。

也有少数物质在一定的温度范围内，温度升高时，其体积反而减小。

在相同条件下，固体的膨胀比气体和液体小得多，直接测定固体的体积膨胀比较困难。

但根据固体在温度升高时形状不变可以推知，一般而言，固体在各方向上膨胀规律相同。

因此可以用固体在一个方向上的线膨胀规律来表征它的体膨胀。

测量固体线热膨胀系数的方法和实验仪器有很多种，本实验只是其中的一种。

一、实验目的⒈ 了解DH4608A 金属热膨胀系数实验仪的基本结构和工作原理。

⒉ 掌握千分表和温度控制仪的使用方法。

⒊ 掌握测量金属线热膨胀系数的基本原理。

4．测量不锈钢管、紫铜管的线膨胀系数。

5、学会用热电偶测量温度。

二、实验原理在一定温度范围内，原长为0L （在0t ＝0℃时的长度）的物体受热温度升高，一般固体会由于原子的热运动加剧而发生膨胀，在t （单位℃）温度时，伸长量△L ，它与温度的增加量△t （△t=t-0t ）近似成正比，与原长0L 也成正比，即：△L=α×0L ×△t （1）此时的总长是：t L ＝0L +△L （2）式中α为固体的线膨胀系数，它是固体材料的热学性质之一。

在温度变化不大时，α是一个常数，可由式（1）和（2）得tL L t L L L t 1000∙∆=-=α （3）由上式可见，α的物理意义：当温度每升高1℃时，物体的伸长量△L 与它在0℃时的长度之比。

当温度变化较大时，α可用t 的多项式来描叙：α＝A+Bt+C 2t +……式中A ，B ，C 为常数。

在实际的测量当中，通常测得的是固体材料在室温1t 下的长度1L 及其在温度1t 至2t 之间的伸长量，就可以得到热膨胀系数，这样得到的热膨胀系数是平均热膨胀系数α：()()1212112112t t L L t t L L L -∆=--≈α （4）式中1L 和2L 分别为物体在1t 和2t 下的长度，△21L ＝2L -1L 是长度为1L 的物体在温度从1t 升至2t 的伸长量。

【教案】大学物理实验教案-金属线胀系数的测量(电脑仿真)

3.测量直尺到平面镜之间的间距。
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。

金属线膨胀系数测定

金属线膨胀系数的测量绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性，这是由于物体内部分子热运动加剧或减弱造成的。

这个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（如焊接）中，都应考虑到。

否则，将影响结构的稳定性和仪表的精度。

材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向上的伸长。

线胀系数是选用材料的一项重要指标。

一、实验教学目的1．掌握一种测线膨胀系数的方法；2．应用逐差法处理数据。

二、实验教学重难点1.千分表的读数2.逐差法处理数据三、实验仪器与用具固体线膨胀系数测定仪、千分表、直尺四、实验原理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 ∆近似成正比，与原长L 亦成正比，即L L t α∆=∆式中的比例系数α。

1t 时杆长L 、受热后温度达2t 时的伸长量L ∆和受热前后的温度1t 及2t ，则该材料在（1t ，2t ）温区的线胀系数为：21()L L t t α∆=- （2）其物理意义是固体材料在（t 1,t 2）温区内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为（℃）-1。

本实验中采用千分表测微小的线胀量。

五、实验步骤1、用直尺测出室温下待测金属杆的原长L ，测三次求出算术平均值。

2、连接好电缆连接线，将待测金属杆插于加热盘内，调节螺钉，使千分表的指针转动一个微小的角度。

3、打开仪器，设定温度为55摄氏度，开始加热金属杆。

4、从20度开始，即T 1=20度，温度依次递增3C ︒，且递增7次（依次为23℃、26.0℃、29.0℃、32.0℃、35.0℃、38.0℃、41.0℃），随着温度的上升，千分表开始旋转，当温度稳定后，记下此时的温度值（2T =23度、3T =26度、4T 、5T 、6T 、7T 、8T ）及千分表读数（L 2、L 3、L 4、L 5、L 6、L 7、L 8）。

5、用逐差法求出温度每升高3℃时铜杆的平均伸长量，由（2）式即可求出铜杆在这个温区（如45.0℃）内的线胀系数。

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。

金属线胀系数实验报告

金属线胀系数实验报告金属线胀系数实验报告引言：金属材料的热胀冷缩性质是工程设计和制造中重要的考虑因素之一。

了解金属材料的热胀冷缩系数对于预测和控制材料在温度变化下的变形和应力分布具有重要意义。

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，计算其线胀系数，以加深对金属材料热胀冷缩性质的认识。

实验材料和设备：1. 金属线材料：铜线、铁丝、铝丝2. 温度计3. 测量尺子4. 温控水槽5. 热电偶实验步骤：1. 将金属线材料分别固定在两个支架上，保持其水平。

2. 在每根金属线的一端固定热电偶，以测量温度变化。

3. 将温控水槽中的水加热至一定温度，记录该温度。

4. 将金属线的另一端固定在测量尺子上，并将尺子的零点与金属线的固定点对齐。

5. 当温度稳定后，记录金属线的长度。

6. 重复以上步骤，分别在不同温度下测量金属线的长度。

实验结果：通过实验测量得到的数据如下表所示：温度（摄氏度）铜线长度（cm）铁丝长度（cm）铝丝长度（cm）20 50 50 5040 50.2 50.3 50.160 50.4 50.6 50.280 50.6 50.9 50.3100 50.8 51.2 50.4数据处理：根据实验数据，我们可以计算出每根金属线的线胀系数。

线胀系数（α）可以通过以下公式计算：α = ΔL / (L0 * ΔT)其中，ΔL为金属线在温度变化下的长度变化，L0为金属线的初始长度，ΔT为温度变化。

以铜线为例，当温度从20摄氏度变化到40摄氏度时，长度变化为0.2cm。

铜线的初始长度为50cm，温度变化为20摄氏度。

代入公式计算得到铜线的线胀系数为：α = 0.2 / (50 * 20) = 0.0002 1/摄氏度同样的方法可以计算出铁丝和铝丝的线胀系数。

讨论与结论：通过实验测量和计算，我们得到了铜线、铁丝和铝丝的线胀系数分别为0.0002 1/摄氏度、0.0004 1/摄氏度和0.0003 1/摄氏度。

实验22 金属线胀系数的测量

实验22 金属线胀系数的测量实验目的：1.了解线胀系数的概念及其意义；实验原理：金属在温度变化时，由于热引起的分子运动变化，使其长度发生变化，这种现象称为线膨胀，即金属线胀。

线胀系数是描述材料长度随温度变化而变化的物理量。

它是指单位长度的材料在温度变化1℃时的长度变化量，通常用α表示，单位是℃^-1。

在实际应用中，由于材料物理性质的不同，线胀系数也有明显的差别。

在工程设计中，正确地估算材料长度的线胀系数是非常重要的。

因此，测定金属线胀系数具有重要的参考价值。

实验仪器：1.测温仪2.酒精灯、蜡烛等加热设备3.测微计4.金属线实验步骤：用测微计测量金属线的直径，并求出其平均值，然后在室温下测量金属线的长度 L0。

将金属线置于加热设备中，不断加热使其温度升高，并记录不同温度下的长度 L。

在温度上升过程中，每隔一段时间利用测温仪测量温度。

3.线胀系数的计算计算金属线在每个温度区间内的平均线胀系数αi，公式为：αi=(L-L0 )/(L0×ΔT)，式中ΔT为温度差，即ΔT=T2-T1。

最终得到金属线的平均线胀系数α=Σαi/ n，式中n为测量的温度区间数。

实验注意事项：1.加热设备要稳定，不宜过热，以免影响测量结果。

2.在测量过程中，应尽量减小外部干扰，以影响测量精度。

3.为了避免金属线在测量过程中出现异常摆动，应将其尽量稳定地固定。

实验结果：测量结果表明，金属线的线胀系数为0.0137℃^-1，结果符合该材料的理论值。

这表明在实际应用中，可以根据该结果正确地估算金属线的长度变化情况。

通过本实验，我们测定了金属线在不同温度下的长度，并计算出了其线胀系数。

结果表明，测得的线胀系数与理论值非常接近，证明了实验的可行性和正确性。

这为工程设计提供了重要的参考依据。

金属线胀系数的测定实验指导书

金属线胀系数的测定实验指导书1．实验仪器控温式固体线胀系数测定仪（型号GXC-S ）、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺。

2．教学内容与要求2.1掌握电热法测定金属线胀系数本实验要测出铜管在受热时产生的长度变化，根据热传导和热平衡原理，在温度升到最高就要下降时测出相应的标尺读数N 并记录下此时的温度t ，每10℃左右测一次，直到温度近90℃ 至少有7组数据。

2.2学习用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法：本实验用光杠杆和镜尺组测量N ，那么ΔN 与ΔL 的关系如下图所示：从图1中我们可以看到，当温度变化Δt 时长度的变化为ΔL ，此时刻度尺的读数就变化了ΔN ，而要读出ΔN 是一件轻而易举的事。

我们知道：θθH Htg L ≈=∆；θθD Dtg N 22≈=∆；不难得出：DN H L 2∆=∆，所以我们可以得到：α=tLD ∆H∆N 2。

2.3学习用最小二乘法处理数据。

本实验不直接计算Δt 和ΔN ，而是将实验中测到的N i 和t i 直接代入最小二乘法公式中计算b 及其不确定度，参看课本27页公式（9）、（10）与（12），令N y t x ==,，之后再求出线胀系数α和它的不确定度。

注意此时LDHb 2=α。

3．重点与难点掌握用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法，必需做到能把原理和实际的仪器状态相对应。

学会如何把线胀系数仪、光杠杆和尺读望远镜三者之间的相对位置调整好。

4．难点指导4.1装置的调节关键在于明确每一调节步骤的目的，而不是盲目地调节。

首先要摆正金属线胀系数仪，光杠杆的后足和前足的放置要能达到可以真实地反映样品长度的变化，光杠杆的镜面要竖直。

之后就是尺读望远镜的调节了。

尺读望远镜的调节要达到以下几个目标：（a ）尺读望远镜与光杠杆距离约1.5m ；（b ）尺读望远镜要保持水平并与光杠杆的镜面等高；（c ）望远镜和它旁边的刻度尺必须要相对于光杠杆镜面的法线成互为对称的关系；（d ）望远镜里面必须能看到光杠杆的整个镜面。

金属线膨胀系数测量教学教案

《金属线膨胀系数的测量》实验教案学部基础学部物理科学系课程名称大学物理实验专业、年级全院理工科主讲教师教学设计《金属线膨胀系数的测量》实验教案C.ΔL的测量。

因为ΔL值很小，用常用的长度测量方法（游标卡尺和螺旋测微器）都不行，只能用光杠杆法来测量。

3.光杠杆法的光路原理及公式推导光杠杆系统由望远镜及标尺和光杠杆反射镜组成，如图1所示，实验时，将光杠杆反射镜后足尖置于金属杆上端，二前足尖放在平台的槽中。

设在温度t1时，通过望远镜和光杠杆的平面镜，看见直尺上刻度N1，刚好在望远镜中叉丝横线处，当温度升至t2时，直尺刻度N2移至叉丝横线上。

图1 测定金属线胀系数的实验装置图2 光杠杆放大原理图下面来推导其中的三角函数关系。

对于光杠杆一端：清晰的样例不清晰的样例图3分划板刻线清晰和不清晰样例F.调整望远镜的俯仰角螺丝，使得方向对准。

然后调整右边的调焦手轮，使得能够清晰地看见影像。

5.测量b和D的方法测量b：实验完成后，取下光杠杆，放置在白纸上按压，出现三个支点的印记。

使用作图法测量b的值。

测量D：如果使用望远镜测量，可以用公式2150D x x=-直接算出。

式中1x和2x分别为望远镜中上下十字叉丝在标尺中的位置。

原理如下：望远镜测量距离法图4 望远镜测距原理图如图4，一般的尺读望远镜的结构由目镜EL、目镜内的分划板和物镜oL构成。

标尺AB放在望远镜物镜oL的前方与F（oL的前焦点）相距为S的地方，标尺AB经过oL成中间像''BA，调节望远镜的分划板以及目镜EL，使人眼经目镜能同时看清''BA和分划板刻线，达到消除视差的目的，即''BA和分划板刻线的经EL成的虚像在同一平面。

则由图4的几何关系得''fBASAB= (4)。

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定实验原理

金属线膨胀系数的测定实验原理金属线膨胀系数的测定实验原理：小伙伴们，今天我们来聊聊一个非常有趣的话题——金属线膨胀系数的测定实验原理。

你们知道吗？金属线膨胀系数可是关系到我们日常生活中很多重要物品的质量哦！那么，这个实验到底是怎么进行的呢？别着急，让我来给大家一一道来。

我们要了解一下什么是金属线膨胀系数。

金属线膨胀系数，顾名思义，就是金属线在不同温度下体积变化的比值。

简单来说，就是金属线受热后，长度会变长，而宽度和厚度不会发生变化。

这个比值越大，说明金属线受热后膨胀得越厉害。

所以，测量金属线的膨胀系数，对于了解金属线的性能和质量非常重要。

那么，我们如何进行金属线膨胀系数的测定实验呢？这里，我给大家分成了三个步骤来进行讲解。

第一步，准备实验器材。

我们需要准备的器材有：金属线、千分尺、温度计、水槽等。

这些器材都是我们在日常生活中非常常见的，相信大家都能轻松找到。

当然啦，还有一个非常重要的工具——量热器。

量热器是用来测量金属线受热后的温度变化的，所以一定要准备好哦！第二步，测量金属线的初始长度。

我们需要用千分尺来测量金属线的初始长度，并记录下来。

这样，在实验过程中，我们就可以比较金属线受热前后的长度变化，从而计算出金属线的膨胀系数。

第三步，进行加热实验。

这一步可是非常关键的哦！我们需要将金属线放入水槽中，然后用温度计测量水温。

等到水温达到我们设定的目标温度时，就可以让金属线开始受热了。

在金属线受热的过程中，我们要时刻观察金属线的长度变化。

当金属线受热到一定程度时，我们可以停止加热，让金属线自然冷却。

这样，我们就可以得到金属线的最终长度。

接下来，我们就要开始计算金属线的膨胀系数了。

根据金属线受热前后的长度变化，我们可以得出金属线的体积变化。

而根据金属线的体积变化和初始体积，我们可以计算出金属线受热后的体积。

我们可以用金属线受热后的体积除以初始体积，再乘以1000(因为膨胀系数的单位是千帕斯卡),就可以得到金属线的膨胀系数了。

金属线膨胀系数实验 -回复

金属线膨胀系数实验-回复
金属线膨胀系数实验旨在测量不同金属线的热膨胀系数。

实验材料：
- 不同金属线（钢丝、铜线、铁丝等）
- 实验器材（悬挂器、游标卡尺、温度计、热水槽等）
实验步骤：
1. 预热热水槽至一定温度（如80℃）。

2. 将不同金属线分别悬挂在悬挂器上，游标卡尺用来测量金属线的初始长度。

3. 将金属线放入预热的热水槽中，保持一定时间，直至金属线温度达到稳定状态。

4. 用游标卡尺重新测量金属线在高温下的长度，计算金属线的膨胀量。

计算公式为：膨胀量= 高温下长度- 初始长度。

5. 重复以上步骤，测量不同金属线的膨胀量。

6. 根据实验数据，计算不同金属线的热膨胀系数。

计算公式为：热膨胀系数= 膨胀量/ 初始长度/ 温度变化量。

实验注意事项：
1. 实验时要注意安全，避免烫伤。

2. 实验时要保证金属线完全浸泡在热水中，并保持不动。

3. 实验时要保证测量精度，尽量减小误差。

4. 实验完成后要做好清洗和归档工作，保持实验器材的清洁和完好。

金属线膨胀系数的测定

金属线膨胀系数的测定教学目的：1.掌握用千分表测量微小位移的方法；2.学习测定金属棒线膨胀系数的方法；3.掌握温控仪的使用方法；4.学习PID 调节的原理；5.通过实验了解参数设置对PID 调节过程的影响。

教学内容：1.绝大多数物质具有热胀冷缩特性，在一维情况下，固体受热后长度的增加称为线膨胀。

线膨胀系数是物质的基本物理参数之一，在道路、桥梁、建筑等工程设计，精密仪器仪表设计，材料的焊接、加工等各种领域，都必须对物质的膨胀特性予以充分的考虑。

2.利用千分表和PID 温控仪来测定铜棒和铝棒的线膨胀系数，测量公式为01L L t α∆=⋅∆。

实验要注意的是：千分表应水平放置，千分表要刚刚接触上金属棒，也不能使接触太紧，否则千分表的读数不会发生变化，一旦开始升温及读数，避免再触动实验仪；为减小系统误差，将第1次温度达到平衡时的当前温度T 及千分表读数分别作为t 0和l 0。

重点难点：1.重点：利用千分表和PID 温控仪来测定铜棒和铝棒的线膨胀系数；2.难点：千分表的放置和读数。

教学设计：1.讲述物质膨胀系数特性的应用（5min ）2.讲述线膨胀系数的测量原理（10min ）3.介绍千分表和PID 温控仪的使用和使用注意事项（10min ）4.讲述实验操作步骤，要特别强调将第1次温度达到平衡时的当前温度T 及千分表读数分别作为t 0和l 0（15min ）5.学生自己完成实验，老师辅导（85min ）6.检查学生测量的实验数据（10min ）作业、实验：写一份完整的实验报告。

实验报告要求：通过测量数据描绘Lt ∆∆的直线图，利用图解法求出线膨胀系数α。

金属线膨胀系数的测定（讲稿）大家都知道绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的性质。

这是由于当温度增高时，组成物质的分子间距膨胀增大，这个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，将影响结构的稳定性和仪表的精度，甚至会造成工程结构的毁损，仪表的失灵等。

金属线胀系数

5、旋转目镜，对分划板十字线进行聚焦。从望远镜内观察光杠杆反射镜，调节调焦手轮和俯仰手轮，直至在望远镜中观察的到照明标尺的0刻线或整刻线与望远镜的水平叉丝齐平。
6、通电加热。随着金属筒内温度的升高，铜管会有所伸长，分别读取温度t为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、 80℃、90℃时，迅速从望远镜中读出叉丝横线所对应的刻度值 x1、x2 、x3 、x4 、x5 、x6 、x7 。
光杠杆法测量微小长度
实验时将待测金属棒直立在金属线胀系数测定仪的加热
管内，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足置于固定
台上。
设在温度t1℃时，通过望远镜和光杠杆平面镜，看见直
尺上的刻度x1 刚好在望远镜中叉丝横线(或交点)处，当温度
升高至t2 ℃时，直尺上刻度x2 移至叉丝横线上,则 △x =x2-
物度 L0 ，然后把铜管小心放入加热管内。
2、将光杠杆平面镜放在工作平台上，两个前足在工作平台的横槽内，后足放在金属棒的顶端，但不与温度计相碰。使光杠杆平面镜与工作平台大致垂直。
3、将望远镜移动到距光杠杆平面镜至少1m处，调节望远镜位置使它与光杠杆位于同一高度且基本水平；调节标尺，使它与工作台大致铅直。
t(℃) 30 40 50 60 70 80 90 x(cm)
7、断开加热电源开关停止加热，小心取出温度计；用卷尺测出照明标尺到光杠杆镜面的距离D；取下光杠杆，将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用游标卡尺测出后足尖到二前足尖连线的垂直距离b。
数据记录
室温时金属棒长度：L0= 49.54 cm 光杠杆长度：b=7.912 cm 平面镜与标尺的距离：D=183.50 cm
4、取下望远镜镜头的保护罩，打开标尺照明器，然后将望远镜镜头正对光杠杆镜面，从望远镜的镜筒外上方沿镜筒方向观察平面镜中有无标尺的像。如果没有看到，左右移动望远镜底座或调节杠杆平面镜的镜面倾斜度，视线始终处于镜筒外上方沿镜筒方向，直到在平面镜中看到标尺的像，且像在平面镜的中央为止，这时再从望远镜目镜中观察标尺的像。

金属线胀系数

金属线胀系数的测定实验目的：1）学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化2）测量金属杆的线胀系数，并判断此金属为何种金属实验仪器：实验原理：大家都知道热胀冷缩的现象，一般固体的长度或体积会随着温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。

设物体的温度改变Δt 时，其长度改变量为ΔL,如果Δt 足够小，则Δt 与ΔL 成正比，并且也与物体的原长有关系。

因此它们三个量之间有：ΔL=αL Δt式中的比例系数α称为固体的线胀系数，其物理意义是温度每升高1℃时其伸长量与它在0℃时长度的比。

设金属在0℃时的长度是L0,当温度升高为t ℃时其长度为Lt,则有：（Lt-L0)/L0=αt 即Lt=L0(1+αt)如果金属杆在温度为t1,t2时的长度分别为L1，L2，则可加热箱恒温控制仪以得到：L1=L0(1+αt1),L2=L0(1+αt2)因为L1，L2非常接近，所以得到下式：α=（L2-L1)/L0(t2-t1)由上式测得L1，L2，t1,t2就可以测得α值了。

实验过程： 1）接好电源和各个接口。

2）打开恒温控制仪，记录室温t1,再设定温度最大值，再记录此时千分表读数n1，最后按下确定键开始加热。

（实验所用金属杆0℃时长度为400mm)3）每隔5℃读一次数tn ，同时记录千分表读数n n 。

4) 将数据整理填入设计好的表格中，待处理。

实验数据记录与处理： t1=21℃L0=400mm n1=0.4012mm tn/℃ 26 3136 41 46 51 tn-t1/℃ 510 15 20 25 30 nn /mm 0.4630 0.5119 0.553 0.591 0.624 0.658 nn -n1/mm 0.062 0.111 0.152 0.19 0.223 0.26以nn-n1为横坐标，tn-t1为纵坐标作出曲线：由关系式可得直线的斜率即为：αL0,通过直线先求出斜率k 的大小，再计算α的值得α=1.975*e-5以上是通过作图法求斜率计算线胀系数α，下面通过逐差法求线胀系数：计数次数 12 3 4 5 ni 0.4012 0.46300.5119 0.5530 0.5912 计数次数 3 45 6 7 n(i+2) 0.5119 0.55300.5912 0.6240 0.6582 Δn 0.1107 0.09 0.0793 0.071 0.0675n n ∑∆=∆代入数据得n ∆=0.0836mm 。

物理创新实验设计【测金属线膨胀系数】

金属热膨胀系数的测定重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆 400074摘要绝大多数的物质都具有热胀冷缩的特性，这是由于物质内部分子热运动加剧或减弱造成的。

这个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(如焊接)中，都应该考虑到，否则，将影响结构的稳定性和仪表的精度。

考虑失当，会造成工程的毁损，仪表的失灵，以及加工焊接中的缺失和失败等等。

一、实验设备FT-HX-I金属线膨胀系数测定仪，导线，电压源，电压表，电流表等二、实验设计思想实验原理：固体受热后其长度的增加称为线膨胀系数。

研究表明，在一定的温度范围里，原长为L的物体，受热后其伸长量△L与其温度的增加量△T近似成正比，与原长L也成正比，即△L=α△T式中的比例系数α称为固体的线膨胀系数，为测量线膨胀系数，我们将材料做成杆状。

测量出To时刻的杆长L、受热后温度达到Ti时的伸长量△L和受热前后的温度T0，Ti，则该材料在（To，Ti）温度区间的线膨胀系数为α=△L/L(Ti-To)线膨胀系数的主要问题是如何测量伸长量△L。

用普通量具是测不准的，可采用千分表、显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法。

但这些方法要求较高，故我们采用了测量其电阻变化的方法倒过来求其△L，即R=PL/SP=Po(1+βTi)U=IR其中β为电阻温度系数0.4%，Po为零度时铜的电阻系数，P为Ti温度时的电阻系数。

由上式可得:L=US/IPo(1+βTi)温度为Ti时，Li/Lo=（Ui*Io/Uo*Ii）（ (1+βTo) /(1+βTi)）（Si/So）Uo，Io为To温度时刻两端的电压和电流值，其中ΔS=πΔR²+Δd²+2πΔRR，由于半径R改变很小，ΔS可忽略不计，即Li/Lo=（Ui*Io/Ui*Ii）（ (1+βTo) /(1+βTi)）ΔL=Li-Lo由上可知，α=[UiIo(1+βTo)-UoIi(1+βTo)]/ [UoIi（1+βTi）（Ti-To）]三、实验步骤3．1、用游标卡尺测出常温To下待测金属杆的长度Lo。