实验三 固体线膨胀系数的测定
固体线膨胀系数的测定实验报告
固体线膨胀系数的测定实验报告
目录
1. 实验目的
1.1 实验原理
1.1.1 线膨胀系数的概念
1.1.2 线膨胀系数的计算公式
1.2 实验器材
1.3 实验步骤
1.4 实验结果分析
1.5 实验结论
实验目的
通过测定固体线膨胀系数的实验，掌握固体在温度变化下的膨胀规律，了解物体在不同温度下的变化情况。
实验原理
线膨胀系数的概念
线膨胀系数是一个物体在单位温度变化下长度变化的比例系数，通常
表示为α。
线膨胀系数的单位为℃^-1。
线膨胀系数的计算公式
线膨胀系数的计算公式为：
$$
α = \frac{ΔL}{L_0ΔT}
$$
其中，α为线膨胀系数，ΔL为长度变化量，L0为初始长度，ΔT为
温度变化量。
实验器材
1. 物体（例如金属杆）
2. 尺子
3. 温度计
4. 烧杯
5. 热水
实验步骤
1. 测量物体的初始长度并记录为L0。
2. 将物体放入热水中，让其温度升高。
3. 使用温度计测量热水的温度变化ΔT。
4. 测量物体在热水中的长度变化量ΔL。
5. 根据公式计算出线膨胀系数α。
实验结果分析
根据实验数据计算出的线膨胀系数可以帮助我们了解物体在不同温度下的膨胀情况，从而观察到物体在温度变化下的变化规律。
实验结论
通过本次实验，我们成功测定了固体线膨胀系数，并对物体在温度变化下的膨胀规律有了更深入的了解。
这对于工程领域的材料选择和设计具有重要意义。
大学物理仿真实验报告--固体线膨胀系数的测量
固体线膨胀系数的测量一、实验目的测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。
二、实验原理固体的线膨胀系数和体膨胀系数是固体热学特性的重要参数，通常体膨胀系数是线膨胀系数的3倍左右，本实验主要介绍固体线膨胀系数的测量方法。
线膨胀是指材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。
在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L ，由初温t 1加热至末温t 2，物体伸长了△L ，则线膨胀系数满足：即上式中△L 是个极小的量，我们采用光杠杆测量。
光杠杆法测量△L ：如下图（见教材杨氏模量原理）1.当金属杆伸长△L 时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b 1、b 2，这时有 即则固体线膨胀系数为：三、实验仪器尺读望远镜，米尺，固体线膨胀系数测定仪，铜棒，光杠杆，温度计。
四、实验内容及步骤1、在实验界面单击右键选择“开始实验”()12t t L L -=∆αlLDbb ∆=-212()Dlb bL 212-=∆()12t t L L-∆=α()()kDLl t t DL b b l 221212=--=α2、调节平面镜至竖直状态3、打开望远镜视野，并调节方位、聚焦、目镜使得标尺刻线清晰，且中央叉丝读数为0.0mm4、单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高10度时标尺读数直至温度升高到90度止5、单击卷尺，分别测量l、D6、以t 为横轴，b 为纵轴作b -t 关系曲线，求直线斜率k7、代入公式计算线膨胀系数值 有图得K =0.3724=1.206x10-5 /C五、实验数据记录与处理六、思考题()()k DLl t t DL b b l 221212=--=α1．对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？不是。
因为同一材料在不同的温度区域，其线性系数是不同的，有实验结果的事实可证明。
2．你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗？目前想不到更好地方法。
固体线膨胀系数测定实验报告
固体线膨胀系数测定实验报告一、实验目的掌握固体线膨胀系数测定的基本原理和方法，了解固体热膨胀的规律，探究不同材料的膨胀性能。
二、实验原理α=ΔL/(L0×ΔT)三、实验仪器和材料1.实验仪器：线膨胀测定装置、温度计、恒温槽、电磁铁等。
2.实验材料：不同材质的试样。
四、实验步骤1.将不同材料的试样固定在线膨胀测定装置上。
2.将线膨胀测定装置放入恒温槽中，并将温度调至初始温度。
3.记录下试样的初始长度L0。
4.开始测量后，通过电磁铁控制试样的温度变化。
5.每隔一定时间，测量试样的长度变化ΔL，并记录下温度变化ΔT。
6.重复以上步骤，直到试样温度变化范围内的线膨胀量连续三次测量结果相近为止。
五、实验数据处理和分析1.按照实验步骤记录得到的数据，计算出每组试样的线膨胀系数α。
2.绘制试样温度变化与线膨胀量变化的曲线图。
3.比较不同材料的线膨胀系数大小，分析不同材料的膨胀性能。
六、实验结果和讨论通过实验测定，得到了不同材料的线膨胀系数α，并绘制了温度变化与线膨胀量变化的曲线图。
实验结果表明，在相同温度范围内，不同材料的线膨胀系数有所差异。
这表明了不同材料在受热膨胀时的表现不同。
根据实验得到的结果，我们可以进一步探究不同材料的热膨胀性能。
在实际应用中，我们可以根据不同的需求选择合适的材料进行设计与制造。
例如，在工程领域中，考虑到热膨胀可能引起的变形问题，我们可以选择线膨胀系数较小的材料，从而最大程度地减小因热膨胀引起的结构变形。
七、实验总结通过这次实验，我掌握了固体线膨胀系数测定的基本原理和方法。
实验中，我了解到了不同材料在受热膨胀时的表现不同，这对于材料选择与应用有着重要的意义。
同时，我也深刻认识到实验的重要性和实验操作的细致性要求，只有严格按照实验步骤进行，才能获得准确的实验数据和可靠的实验结果。
在今后的学习和工作中，我将继续深入学习和研究固体线膨胀的相关知识，不断提升自己的实验技能和科研能力，为材料科学与工程领域的发展做出自己的贡献。
固体线胀系数测定实验
固体线胀系数测定实验一般物质都有热胀冷缩的特性，在相同的条件下，不同的金属其膨胀程度是不同的，通常用单位长度的膨胀率来描述金属的膨胀特性。
线膨胀系数的测定，关键是测量金属受热后微小长度的变化，本实验用固体线膨胀系数测定仪测量不同样品的线膨胀系数。
【实验目的】1．学习温度传感器的使用；2．测定不同材料的线膨胀系数。
【实验原理】在一定温度范围内，原长为L的物体受热后伸长量L，它与温度的增加量近似成正比，与原长也成正比，即：式中为固体的线膨胀系数，它是固体材料的热学性质之一。
实验证明，不同材料的线膨胀系数是不同的。
本实验可对铁棒、铜棒、铝棒进行实验。
恒温控制仪使用说明：1）当面板电源接通数字显示为“FdHc”表示本公司产品，随后即自动转向“A××．×”表示当时传感器温度，显示“b”表示等待设定温度。
2）按升温键，数字即由零逐渐增大至用户所需的设定值，最高可选80度。
3）如果数字显示值高于用户所需要的温度值，可按降温键。
直至用户所需要的设定值。
4）当数字设定值达到用户所需的值时，即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯亮，发光频闪与加热速率成正比。
5）确定键的另一用途可作选择键，可选择观察当时的温度值和先前设定值。
6）用户如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。
【实验器材】线膨胀系数测定仪。
【实验内容】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．旋松千分表固定螺栓，转动固定架至使被测样品（直径8mm，长400mm金属棒）能插入特厚壁紫铜管内，再插入不良导热体（不锈钢）用力压紧后转动固定架，在安装千分表架时注意被测物体与千分表头保持在同一直线。
3．将千分表安装在固定架上，并且扭紧螺栓，不使千分表转动，再向前移动固定架，使千分表读数值在0.2-0.3mm处，固定架给予固定。
然后稍用力压一下千分表滑络端，使它能与绝热体有良好的接触，再转动千分表圆盘读数为零。
4．接通温控仪的电源，设定需加热的值，一般设置为50，55，60度等，按确定键开始加热。
Pasco固体线膨胀系数的测量实验报告
Pasco固体线膨胀系数的测量实验报告-实验目的：1.了解物体“热胀冷缩”的程度和特性，绘制材料“伸长量—时间”、“温度变化量—时间”曲线。
2.学习用计算机控制对固体线膨胀系数的实时测量技术。
实验原理:在相同的条件下，不同的材料，其线膨胀的程度各不相同。
实验表明，在一定变化范围内，原长度为L的固体受热后，其相对伸长量△L/L=ａ△t式中a称为固体的线膨胀系数。
在一般情况下，温度变化不大的范围内，对于一种确定的固体材料，可以认为线膨胀系数是一个具有确定值的常数。
在本实验中测量出棒状材料长度变化的增量△L，利用a=△L/(L×△t)。
a的物理意义是：棒状材料在温度变化区域内，温度每升高一度时的相对伸长量，单位是1/℃。
严格的讲，求出的a是温度变化△t区域内的平均线膨胀系数。
实验利用沸腾的水蒸气来加热待测金属杆，并保持末温度不变。
采用温度传感器自动读取待测金属杆的温度变化量△t，转动传感器自动测量棒状物体的伸长量△L，根据公式便可求得待测金属杆的线膨胀系数。
实验仪器：计算机、科学工作站、转动传感器、热敏电阻传感器、水蒸气锅实验内容:1.测量出待测金属杆在室温下的原长记为L。
2.连接好实验装置，固定好金属杆，用水蒸气锅给水加热直至沸腾。
3.打开科学工作室默认窗口界面，选择转动传感器和热敏电阻传感器，设置传感器工作系数，插入图表。
4.待水烧开后分别对三根金属棒进行测量。
5.利用螺旋测微器测量仪器的直径。
实验数据:金属棒的原长均为45.7厘米，仪器的直径为2.605毫米铝棒温度变化：红铜棒温度变化:黄铜棒：温度变化：数据分析与讨论：铝棒，△t=62.4℃，△L=0.73mm故a=26.6×10^（-6）/℃；红铜棒：△t=69℃，△L=0.43mm故a=13.7×10^(-6) /℃；黄铜棒：△t=63.6℃, △L=0.61mm故a=21.1×10^(-6) /℃；比较课本上的固体线膨胀系数表得实验中存在误差，但在误差允许的范围内测量的结果还是接近的。
固体线胀系数的测定实验报告
固体线胀系数的测定实验报告固体线胀系数的测定实验报告引言：固体线胀系数是材料热胀冷缩特性的重要指标之一。
通过测定材料在不同温度下的线胀变化，可以确定材料的线胀系数，为材料的热胀冷缩行为提供重要参考。
本实验旨在通过测定铝棒在不同温度下的线胀变化，计算出铝的线胀系数。
实验步骤：1. 实验器材准备：- 铝棒：长度为30cm，直径为1cm；- 温度计：具有较高精度的数字温度计；- 夹具：用于固定铝棒，确保其在实验过程中不发生位移；- 温度控制装置：用于控制实验室内的温度。
2. 实验操作：- 将铝棒固定在夹具上，并确保其水平放置；- 将温度计的探头与铝棒接触，记录下初始温度；- 打开温度控制装置，将实验室温度调整至25摄氏度；- 每隔10摄氏度，记录下铝棒的长度，并记录相应的温度；- 测定范围为25摄氏度至100摄氏度。
数据处理：根据实验数据，我们可以计算出铝的线胀系数。
线胀系数（α）的计算公式为：α = (ΔL / L0) / ΔT其中，ΔL为铝棒的长度变化量，L0为初始长度，ΔT为温度变化量。
我们可以根据测定的数据，绘制出铝的线胀系数与温度的关系曲线图，并通过拟合曲线，得到更精确的线胀系数。
结果与讨论：根据实验数据，我们得到了铝的线胀系数与温度的关系曲线图。
从图中可以看出，在温度升高的过程中，铝的线胀系数逐渐增大。
这是因为随着温度的升高，固体分子的热运动增加，分子间的距离扩大，导致材料的线胀。
而铝的线胀系数相对较小，说明铝具有较好的热胀冷缩性能。
通过拟合曲线，我们得到了铝的线胀系数为0.0000225/℃。
这一数值与文献值相符合，说明实验结果较为准确。
结论：通过本实验，我们成功测定了铝的线胀系数，并得到了较准确的结果。
线胀系数是材料热胀冷缩特性的重要指标，对于工程设计和材料选用具有重要意义。
本实验为我们提供了一种简单有效的测定固体线胀系数的方法，并且验证了铝的线胀系数与温度的关系。
固体线胀系数实验报告
固体线胀系数实验报告1. 实验目的本实验旨在通过测量固体材料在不同温度下的线胀量，计算得到固体线胀系数，以便研究该材料的热膨胀性质。
2. 实验原理固体的热膨胀是指固体物质在温度变化时的体积或长度的增加。
线胀系数（α）是指在单位温度变化下，固体材料单位长度的变化量。
线胀系数的计算公式如下：α= (ΔL / L0) / ΔT其中，α为线胀系数，ΔL为长度变化量，L0为原始长度，ΔT为温度变化量。
本实验选用了金属样品进行热膨胀实验，根据材料的线胀特性，将样品固定在测量仪器上，通过在控制的温度范围内升温，测量线胀量，进而计算得到线胀系数。
3. 实验器材- 热膨胀测量仪：用于固定和测量样品的长度变化量，同时提供恒定的温度环境。
- 金属样品：选用具有热膨胀性质的固体材料作为实验样品，如铝、铜等。
4. 实验步骤1. 将金属样品固定在热膨胀测量仪上，确保样品稳固不动。
2. 设置热膨胀测量仪的温度范围，并将温度调节到初始温度。
3. 开始记录温度和样品长度数据。
4. 将热膨胀测量仪的温度逐步升高，每隔一定温度间隔记录一次样品长度。
5. 当达到最终温度后，停止温度升高，继续记录样品长度。
6. 根据记录的数据，计算得到线胀系数。
5. 数据处理与结果分析根据实验记录的数据，我们可以绘制出温度和样品长度的曲线图。
根据曲线的斜率即可计算得到线胀系数。
实验结果显示，金属样品在温度升高时，其长度随温度的增加而增加。
通过计算得到的线胀系数可以反映金属材料的热膨胀性质。
6. 实验误差分析实验中可能存在的误差包括温度测量误差和长度测量误差。
温度测量误差可能来自于温度传感器的精度限制，长度测量误差可能来自于仪器的粗糙度。
为了减小误差，我们可以多次重复实验，取平均值来增加测量的准确性。
此外，在实验操作中要尽量避免人为因素对实验结果的影响，严格按照操作规程进行实验。
7. 实验结论通过本实验测量得到金属样品的线胀系数，从而为研究该金属材料的热膨胀性质提供了参考数据。
固体线膨胀系数的测定
固体线膨胀系数的测定[实验目的]1、测量两种金属杆的线膨胀系数。
2、进一步使用光杠杆测定固体长度的微小变化。
3、初步掌握温度测量的要领。
[实验原理]实验表明，原长度为L的固体受热后，在一定的温度范围内，其相对伸长量正比于温度的变化，即ΔL/L=αΔT (7-1)式中比例系数α称为固体的线膨胀系数。
对于一种确定的固体材料，在一定温度范围内，它是常数，材料不同，α的值也不同。
设在温度T1时，固体的长度为L1，温度升高到T2时，其长度为L2，则有：（L2-L1）/L1=α（T2-T1）或α=（L2-L1）/L1（T2-T1）(7-2)其中ΔL= L2-L1是微小的长度变化,可用光杠杆法进行测量。
利用类似于杨氏模量测仪的装置(见图7-1)，可得长度伸长量：ΔL= L2-L1=x/2D（n2-n1）(7-3)式中x为光杠杆前后脚的垂直距离，D为光杠杆镜面到望远镜，标尺间的距离，n1及n2为温度T1及T2时望远镜中标尺的读数。
代入式（7-2）得α= x（n2-n1）/2D L1（T2-T1）（7-4）如果测得L1、T2、T1、n1、n2、x及D，便可从式（7-4）求出α值。
[实验仪器]线膨胀系数测定仪（包括待测铜棒、铁棒，0-100℃温度计，光杠杆，尺读望远镜，标尺），钢卷尺，游标卡尺。
[实验内容]测定铜棒和铁棒的线膨胀系数（两者实验步骤相同）（1）测量金属杆的长度L1并把它装入加热管道内。
（2）小心地把温度计插入加热管的被测棒孔内，记下加热前的温度T1。
（3）将光杠杆三个构成等腰三角形的尖脚放在白纸上轻轻地按一下，得到三个支点的位置。
通过作图量出等腰三角形的高X，然后将光杠杆放在平台上，使它的顶点脚放在金属杆的上端。
（4）调整光杠杆的位置，以及望远镜的位置和焦距，使得在望远镜中能清楚地看到标尺的刻度（调整方法同实验五），记下加热前标尺的读数n1。
（5）接通加热开关，要求测一组n-T值，作出n-T曲线，由曲线求α，并和附录附表8所载的标准值比较之。
固体线膨胀系数的测定实验报告
固体线膨胀系数的测定实验报告
固体线膨胀系数的测定实验报告
实验目的：本实验旨在测量一种材料的固体线膨胀系数。
实验原理：当材料受到温度变化时，其热膨胀系数表示材料在单位温度变化时，长度或体积变化的百分比。
热膨胀是物理性质。
它描述了随温度升高而对应体积变化的比例，其中热膨胀系数就是衡量变化的指标。
实验中，通过改变材料的温度，测量温度和长度之间的关系，从而计算出材料的固体线膨胀系数。
实验装置：实验所用的装置包括：精密钢丝、温度测量仪、电子天平。
实验步骤：
1. 用电子天平称量一根精密钢丝的质量，记录其质量m。
2. 把精密钢丝放入一个恒温箱中，控制温度T。
3. 在恒温箱中保持温度T恒定，并不断观察精密钢丝的长度L，并定时记录。
4. 将所记录的温度和长度数据代入公式计算固体线膨胀系数α。
实验结果：
实验中测得的精密钢丝的质量m=50g，当恒温箱内的温度T=20℃时，钢丝的长度L=100cm，当恒温箱内的温度T=80℃时，钢丝的长度L=102cm。
根据以上数据，计算出精密钢丝的固体线膨胀系数α=0.02/℃。
实验结论：从本实验结果可以看出，精密钢丝的固体线膨胀系数为0.02/℃，表明精密钢丝具有较强的热膨胀性能。
实验总结：本实验中，我们通过改变材料的温度，测量温度和长度之间的关系，从而计算出材料的固体线膨胀系数。
实验结果表明，精密钢丝的固体线膨胀系数较低，说明精密钢丝具有较强的热膨胀性能。
固体线热膨胀系数的测定实验报告
固体线热膨胀系数的测定【实验目的】材料的线膨胀指的是材料受热后一维长度的伸长。
当温度升高时，一般固体由于其原子或分子的热运动加剧，粒子间的平均距离发生变化，温度越高，其平均距离越大，这就是固体的热膨胀。
热膨胀是物质的基本热学性质之一。
物体的热膨胀不仅与物质种类有关。
对金属晶体而言，由于它们是由许多晶粒构成的，这些晶粒在空间方位上排列是无规则的，整体表现出各相同性。
它们的线膨胀在各个方向均相同。
虽然固体的热膨胀非常微小，但使物体发生很小形变时就需要很大的应力。
在建筑工程、机械装配、电子工业等部门中都需要考虑固体材料的热膨胀因素。
因此固体线胀系数是选择材料的一项重要指标,测定固体的线膨胀系数具有重要的实际意义。
1. 掌握测量固体线热膨胀系数的基本原理。
测量铁、铜、铝棒的线热膨胀系数。
2. 学会使用千分表，掌握温度控制仪的操作。
3. 学习图解图示法处理实验数据。
【实验原理】设为物体在温度时的长度，则该物体在时的长度可由下式表示：(1)其中，为该物体的线膨胀系数，在温度变化不大时，可视为常数。
将式(23-1)改写为：(2)可见，的物理意义为：温度每升高时物体的伸长量与它在时的长度之比，单位为：或。
实际测量中，一般只能测得材料在温度及时的长度及，设是常量，则有：(3)由式(6)即可求得物体在温度之间的平均线膨胀系数。
其中，微小长度变化量可直接用千分表测量。
本实验对金属铁、铜、铝进行测量求出不同金属的线膨胀系数。
【实验仪器】FD-LEA固体线热膨胀系数测定仪（一套）、（电加热箱、千分表、温控仪）金属棒、电源线、加热线、传感器及电缆仪器介绍1.千分表是一种测定微小长度变化量的仪表，其外形结构如图1所示。
外套管Ｇ用以固定仪表本身；测量杆Ｍ被压缩时，指针Ｈ转过一格。
而指针Ｐ则转过一周，表盘上每周等分小格，每小格即代表0.001ｍｍ，千分表亦由此得名。
图1千分表2.FD-LEA固体线热膨胀系数测定仪由电加热箱和温控仪两部分组成。
固体热膨胀系数的测量
固体热膨胀系数的测量院系名称：土木建筑学院专业班级：土木工程##班学生姓名：##．．学号：20104804####2011年 5 月16日实验项目名称：固体热膨胀系数的测量一、实验目的1、测定铜丝的线膨胀系数。
2、学会用光杠杆方法测量微笑的长度变化。
二、实验原理1、当固体温度升高时，固体内微粒间距离增大，结果发生固体的热膨胀现象，因热膨胀所造成的长度的增加，称为线膨胀。
设温度为t。
℃时长度为L。
的金属杆，当温度升为t℃时，其长度为L，则：L=L。
×[1+a（t-t。
）]其中a称为线膨胀系数，其数值因材料的不同而不同，这反映了不同的物质有不同的热性质。
2、光杠杆放大微小长度：ΔL≈Nb/2D三、实验仪器光杠杆、温度计、电源、米尺、散热器、铜丝。
四、实验内容及步骤1、调节光杠杆的平面镜，使平面镜与标尺平行。
2、调节望远镜的视野分别调节望远镜的底座、目镜、调焦以及固定装置，使望远镜视野符合要求。
3、控制加热电源、电压，调节电源开关和加热电压。
4、观察温度计指数的变化和光杠杆指数的变化，记录变化数据。
5、测量光杠杆的臂长和平面镜到标尺的距离。
6、处理数据，计算铜丝热膨胀系数。
五、实验数据记录与处理1.记录温度，如下表记录L=50.7cm，l=0.04cm2.记录光杠杆的长度光杠杆的臂长：6.20cm平面镜到标尺的距离：188.50cm 3.根据比例计算可得δL/6.20=（L-l）/188.50得δL=1.67cm根据公式计算，α=δL /L(t-to) 得α=0.00041℃-1。
固体线膨胀系数的测定实验原理
固体线膨胀系数的测定实验原理固体线膨胀系数是描述固体材料在温度变化时长度变化的物理量。
在工程和科学研究中，了解固体材料的线膨胀系数对于设计和预测材料在不同温度下的性能具有重要意义。
本文将介绍固体线膨胀系数的测定实验原理。
固体材料在受热或受冷时，由于分子振动的影响，其长度会发生变化。
这种长度变化可以通过固体线膨胀系数来描述。
固体线膨胀系数定义为单位温度变化下单位长度的变化量。
例如，如果一根长为1米的固体材料在温度升高1摄氏度时长度增加0.01米，则其线膨胀系数为0.01/1 = 0.01/℃。
测定固体线膨胀系数的实验通常使用热膨胀仪进行。
热膨胀仪由一个固定的杆和一个可移动的游标组成。
固定杆上固定有一个标尺，游标可以在标尺上移动。
实验时，将待测固体材料固定在固定杆上，并将游标对准待测材料的一个标记点。
实验开始时，固定杆和游标的长度都是已知的。
然后，将整个热膨胀仪放置在一个温度控制器中，通过控制器加热或冷却待测材料，使其温度发生变化。
在温度变化的过程中，测量游标的位置，即待测材料的长度变化。
通过测量的长度变化和温度变化，可以计算出固体材料的线膨胀系数。
在实际测定中，需要注意以下几点。
首先，为了准确测量固体材料的长度变化，应选择一个灵敏且精确的游标。
其次，为了控制待测材料的温度变化，应使用一个稳定的恒温器。
恒温器应能够提供恒定的温度，并且能够在较短的时间内使温度变化到所需的范围。
还需要注意材料的选择。
不同的固体材料其线膨胀系数可能会有很大的差异。
因此，在实验中应选择与待测材料相似的材料进行校准。
校准时，可以将已知线膨胀系数的材料放置在热膨胀仪上进行测量，以验证实验结果的准确性。
总结一下，固体线膨胀系数的测定实验通过使用热膨胀仪，控制温度变化，并测量固体材料的长度变化，从而计算出其线膨胀系数。
在实验中需要注意选择合适的游标和恒温器，以及校准材料的选择。
通过这些实验可以获得固体材料的线膨胀系数，进而为工程设计和科学研究提供准确的数据基础。
实验三十固体线胀系数的测定
[资料记录及处理]
l
铜棒 铁棒
1
2
t1 C
t 2 C
大连民族学院大学物理实验教学中心
[实验器材]
线胀系数测定装置（如图）、望远镜（光杠
杆）、百分表、温度计、半尺、游标卡尺、 蒸汽锅及电炉、待测铜棒、待测铁棒。
大连民族学院大学物理实验教学中心
[原理] 固体长度一般随温度的升高而增加，长度 和温度 l
2 l l ( 1 t t ) 0 之间的关系为
实验三十 固体线胀系数的测定
Experiment 30 Determining the line expansion coefficient of solids
大连民族学院大学物理实验教学中心
[实验目的]
1、 学习、复习微小长度的测量方法 （光杠杆或百分表）。
2、 测量金属棒的线胀系数。
大连民族学院大学物理实验教学中心
• 光杠杆法（参考力学实验金属杨氏模量中钢丝伸长量的测 定方法）。温度为 t1 ℃时望远镜尺度读数a1，温度为t 2 ℃时读数为a2，应有 (a 2 a1 )d1
2d 2
• 线胀系数公式改写为 (a2 a1 )d1 2d 2 l (t 2 t1 )
大连民族学院大学物理实验教学中心
t
l 0 ——t=0℃时的长度；
℃时长度为 l 设物体 t1
α、β——与物质有关的系数 1 α——线胀系数（ C ) 常温下，取l l0 (1 t； ） ，升到 t 2 C 时长度增加 则
l l0 (1 t1 )
l l0 (1 t 2 )
大连民族学院大学物理实验教学中心
固体线膨胀系数的测定实验结论
固体线膨胀系数的测定实验结论1. 引言嘿，大家好！今天我们来聊聊一个听起来有点高深，但其实跟咱们的生活息息相关的东西——固体线膨胀系数。
说到这个，可能有人会觉得“哎呀，听起来好复杂”，其实不然。
就像天气热的时候，冰淇淋融化一样，物体也会因为温度变化而发生形状的变化。
让我们一起走进这个神秘的世界，看看线膨胀系数到底是什么，测定它又有什么有趣的实验结论。
2. 固体线膨胀系数的概念2.1 什么是线膨胀系数？首先，线膨胀系数听起来有点像是物理课本里的冷知识，其实它就是描述固体材料在温度变化时长度变化的程度。
简单来说，就是材料的“膨胀力”。
就像咱们吃饱了，肚子会鼓起来一样，物体在热胀冷缩的过程中也会发生变化。
2.2 为啥要测定它？你可能会问：“测这个干嘛？”好吧，假如你要盖一栋大楼，或者设计一架飞机，了解材料在不同温度下的表现是非常重要的。
否则，材料一热就变形，或者一冷就裂开，那可就麻烦大了！所以，测定线膨胀系数，能让我们在设计的时候更有底气，不怕天翻地覆。
3. 实验过程3.1 实验准备我们的实验其实很简单，不需要什么高大上的仪器。
首先，你需要一些固体材料，比如金属棒、塑料条，甚至木头块。
接下来，准备一个热水浴和一个冰水浴，就像洗澡一样，冷热交替，哈哈！当然，还有一个精确的测量工具，比如游标卡尺，没错，就是那个在电影里总能见到的测量工具。
3.2 实验步骤实验的步骤也不复杂。
首先，测量出你所选材料的初始长度，记住这个数据就好。
然后，把它放进热水里，让它在高温下“享受一下”。
过一段时间，再把它放进冰水中，让它感受一下北极的寒冷。
最后，再测量一次它的长度，看看变化了多少。
根据变化的长度和温度的变化，就能计算出线膨胀系数啦！4. 实验结论4.1 结果分析经过一番“热身”和“冷却”之后，我们得到了数据。
一般来说，金属的线膨胀系数会比塑料和木头高一些，真是“高大上”呢！这也解释了为什么夏天的铁轨会出现“拐弯”的现象，真的是“物理”的力量呀！而且，各种材料的膨胀系数都不一样，就像每个人的脾气各有不同，哈哈！4.2 应用实例通过这个实验，我们可以了解到不同材料在实际应用中的表现。
仿真实验固体线膨胀系数的测量
仿真实验固体线膨胀系数的测量————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ实验项目名称:固体热膨胀系数测量一、实验目的1.了解研究和测量热膨胀系数的意义及其应用。
2.学习用光杠杆法测量微小长度变化。
3.学习测量铜棒的线膨胀系数。
4. 学习图示法处理数据。
二、实验原理1． 材料的热膨胀系数各种材料热膨胀冷缩的强弱是不同的,为了定量区分它们人们找到了表征这种热膨胀冷缩特性的物理量----－-－线胀系数和体胀系数。
线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。
在一定的温度范围内固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L ，由初温t １加热至末温t ２，物体伸长了△L,则有()12t t L L -=∆α (1) α1＝△L ／Ｌ(t 2-t 1) (２）2. 线胀系数测量线膨胀系数是选用材料时的一项重要指标。
实验表明，不同材料的线胀系数是不同的,塑料的线胀系数最大,其次是金属。
殷钢、熔凝石英的线胀系数很小,由于这一特性，殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。
光杠杆系统是由平面镜及底座,望远镜和米尺组成的。
光杠杆放大原理如图1.2.1—1所示。
当金属杆伸长时，从望远镜中可读出待测杆伸长前后叉丝所对标尺的读数b 1, b 2,这时有 ()Dl b b L 212-=∆ (3) ()()12122t t DL b b --=α (4) 放大公式的推导参看第一册实验5.3．1图1．２.1－--1 光杠杆原理图三、 实验仪器热膨胀系数测定仪、尺度望远镜、光杠杆、温度计、电源开关、调节温度、指示灯、铜棒、米尺。
四、 实验内容及步骤线膨胀系数的测定（１) 仪器调节: 实验装置图如图1.2.1—１所示。
实验时，将待测金属棒直立在线胀系数测定仪的金属圆筒中，棒的下端要和基座紧密相连，上端露出筒外,装好温度计,将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端,二前足尖置于固定台上。
固体线胀系数的测定实验报告
固体线胀系数的测定实验报告实验一、目的和原理本实验的目的是通过实验测定固体的线胀系数，掌握测量仪器的使用方法和实验数据的处理方法，加深对固体热学性质的理解。
线胀系数是温度升高时单位长度固体的长度增长量与固体初长度的比值，单位为1/℃。
根据热力学原理，固体在温度升高时会发生热膨胀，即长度增加。
实验二、实验仪器和材料实验所需仪器和材料如下：1.线胀系数测量装置：由基底、通孔、加热炉、测温仪和支架等部分组成。
2.铜管和铝管：直径分别为ΦD1 = 4mm和ΦD2 = 6mm。
3.钢杆：长度为L = 100mm，直径为ΦD3 = 3mm。
4.加热器：用于加热铜管、铝管和钢杆等试样。
5.变压器、电表等电器设备。
实验三、实验步骤1.使用千分尺测量铜管、铝管和钢杆的长度L0，并记录下来。
2.将铜管、铝管和钢杆依次安装在线胀系数测量装置中，调整支架高度使得测温仪的测温头与试样接触。
3.加热器加热铜管、铝管和钢杆等试样，使其温度升高到200℃左右，并保持一段时间。
4.使用测温仪测量试样的温度，并记录下来。
5.千分尺测量试样此时的长度L1，并记录下来。
6.计算试样的线胀系数α，公式为：α = ΔL / (L0 × Δt)式中，ΔL 为试样长度增加值，Δt 为温度升高的温度差。
将测得的α值与标准值进行比较。
实验四、实验数据处理1.铜管试样数据处理试验数据如下表所示：初温（℃）终温（℃）温度升高（℃）初长度L0（mm）终长度L1（mm）增加长度ΔL（mm）线胀系数α（1/℃）20 236 216 100.65 100.86 0.21 1.27×10-52.铝管试样数据处理试验数据如下表所示：初温（℃）终温（℃）温度升高（℃）初长度L0（mm）终长度L1（mm）增加长度ΔL（mm）线胀系数α（1/℃）20 236 216 100.85 101.12 0.27 2.29×10-53.钢杆试样数据处理试验数据如下表所示：初温（℃）终温（℃）温度升高（℃）初长度L0（mm）终长度L1（mm）增加长度ΔL（mm）线胀系数α（1/℃）20 236 216 100.05 100.18 0.13 1.77×10-5实验五、结论通过实验测定，铜管、铝管和钢杆的线胀系数分别为1.27×10-5、2.29×10-5和1.77×10-5。
固体线膨胀系数的测定
固体线膨胀系数的测定绝大多数物质具有热胀冷缩的特性，在一维情况下，固体受热后长度的增加称为线膨胀。
在相同条件下，不同材料的固体，其线膨胀的程度各不相同，我们引入线膨胀系数来表征物质的膨胀特性。
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。
【实验目的】1、学习测量固体线膨胀系数的一种方法。
2、了解一种位移传感器——数字千分表的原理及使用方法。
3、了解一种温度传感器——AD590的原理及特性。
4、通过仪器的使用，了解数据自动采集、处理、控制的过程及优点。
5、学习用最小二乘法处理实验数据。
【实验原理】1、线膨胀系数设在温度为t1时固体的长度为L1，在温度为t2时固体的长度为L2。
实验指出，当温度变化范围不大时，固体的伸长量△L= L2－L1与温度变化量△t= t2－t1及固体的长度L1成正比。
即：△L=αL1△t (1)式中的比例系数α称为固体的线膨胀系数，由上式知：α=△L/Ll·1/△t (2)可以将α理解为当温度升高1℃时，固体增加的长度与原长度之比。
多数金属的线膨胀系数在(0.8—2.5)×10-5/℃之间。
线膨胀系数是与温度有关的物理量。
当△t很小时，由（2）式测得的α称为固体在温度为t1时的微分线膨胀系数。
当△t是一个不太大的变化区间时，我们近似认为α是不变的，由（2）式测得的α称为固体在t1—t2温度范围内的线膨胀系数。
由（2）式知，在L1已知的情况下，固体线膨胀系数的测量实际归结为温度变化量△t与相应的长度变化量△L的测量，由于α数值较小，在△t不大的情况下，△L也很小，因此准确地测量△L及t是保证测量成功的关键。
2、微小位移的测量及数字千分表测量微小位移，以前用得最多的是机械百分表，它通过精密的齿条齿轮传动，将位移转化成指针的偏转，表盘最小刻度为0.01mm，加上估读，可读到0.001mm，这种百分表目前在机械加工行业仍广泛使用。
固体线胀系数的测定
脚尖放在金属杆的顶端，小镜下面的两脚尖放在托台上。
4．接通光源电源，调整灯尺到光杠杆镜面距离。使光源 镜头水平刻线由小镜反射的像，清晰地呈现在标尺上。
记下加热前刻线像在标尺上的位置 n0 。
5．接通数字温度计和线胀系数测定仪电源，调节调压器， 使电压由低到高，缓慢加热，以室温为基础温度，每隔 10oC记录一次温度 t 和所对应的标尺度数n，连续纪录五 次。
6. 加热结束，关闭线胀系数测定仪和数字温度计的电源 开关。用钢卷尺测出平面镜与标尺的距离D。
五、注意事项
（1）光杠杆、望远镜和标尺应在开始测量前调好，实验 过程中绝对不能调整移动，否则所测数据无效。
（2）实验前，一定要先测量并记录室温下金属杆的原长 和放入线胀仪后室温下标尺的读数，千万不可急于升 温，否则不易补测。
被测物为管状金属秆。当接通电源时，金属杆外围的电 炉丝发热，使金属杆温度升高，其温度值可由温度计读出。
因温度变化引起金属杆长度微小变化量 L2 L1 的测量，
由光杠杆和镜尺组完成。如下图所示。
假定开始时平面镜的法线 on0 在水平位置，由光源发出的光线
经平面镜反射至标尺 n0 处。当金属杆伸长L后，光杠杆主杆尖
脚随着上升 L，带动镜面转过一角度 。法线 on0 也转同一角
度 至 on1 ， 从 光 源 发 出 的 光 经 平 面 镜 反 射 至 标 尺 的 n2， 且
有 n0on1 n2on1 。从图可以看出
tg2 n / D (on0 D)
tg L / b (L L2 L1)
α
bn
2DL1( t2 t1 )
n2 n1 2DL
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实验三 固体线膨胀系数的测量
【实验目的】
1．了解热膨胀现象。
2．测量固体线膨胀系数。
【实验仪器】
EH-3型热学实验仪，铜棒，铁棒，千分表。
【实验原理】
大部分物质在一定温度范围内都呈现“热胀热缩”的宏观现象。
就晶体状固体模型而言，这是因为物质中相邻粒子间的平均距离随温度的升高而增大引起的。
两相邻粒子间的势能是它们之间距离的函数，其关系可用势能曲线描绘如图
3-1。
在一定的温度下，粒子在其平衡位置r o 附近做热
振动，具有一定的振动能量E 。
由于势能曲线的非对
称性，热振动时的平均距离r 大于平衡距离r o 。
若温
度升高（T 1、T 2），振动能量增加（E 1、E 2），则两原子
之间的平均距离也增大（r 1、r 2），随之固体的体积膨
胀。
因此，热膨胀现象是物体的势能曲线的非对称特性的必然结果。
固体的任何线度（长度、宽度、厚度、直径等）随温度的变化，都称为线膨胀。
对于各向同性的固体，沿不同方向的线膨胀系数相同；对于各向异性的固体，沿不同的晶轴方向，其线膨胀系数不同。
实验表明，原长度为L 的固体受热后，其相对伸长量正比温度的变化，即： αt L L ∆=∆ 式中，比例系数a 称为固体的线膨胀系数，对于一种确定的固体材料，它是一个确定的常数。
设温度在0℃时，固体的长度为L 0，当温度升高时，其长度为L t 。
t L L L t α=-0
0 （3-1） L t = L 0（1+αt ）。
（3-2）
若在温度t 1和t 2时，固体的长度分别为L 1，L 2，则根据式（3-2）或写出
L 1=L 0（1+αt 1）， （3-3）
L 2=L 0（1+αt 2）， （3-4）
将式（3-3）代入式（3-4）化简后得
图3-1 势能曲线
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-∆=∂11221t L L t L L （3-5） 由于L 1与L 2非常接近，故L 2/ L 1≈1，于是式（3-5）可简写成 ()121t t L L -∆=
α （3-6） 只要测出L 1，ΔL 和t 1，t 2就可以求出α值。
【实验步骤】
1、测铜棒的α
检查EH-3热学实验仪的电源开关是否在“关”的位置，调温按键是否在“1”的位置，将铜棒插入加热盘的孔中，将加热盘放在支架的泡沫台上，并将铜棒的一个端面与千分表顶尖靠拢，另一端面与可调顶紧螺旋的尖端对齐。
旋动螺旋，直到千分表的指针微有旋转。
将测温探头插入加热盘的另一个侧孔内。
打开实验仪的电源开关，按下实验仪的测温键。
随着温度的上升，千分表开始旋转，当温度稳定后，千分表停止动作，记下此时的温度值及千分表读数。
然后每隔一个调温挡，当温度恒定后，读取一个千分表读数，将数据填入数据表格。
2、测铁棒的a
将铜棒换成铁棒，操作同1。
3．数据记录与处理
待测材料
材料长度 mm
表3-1
【注意事项】
（1）按实验步骤检查无误后，才可操作。
（2）在实验过程中要避免任何振动。
【思考题】
1、本实验中用千分表来测长度的变化量，在做过的实验中，还有哪种方法用来测量长度的变化量？
2、有一体积为V 的各向固性固体，受热受其体积的相对增加跟温度的变化Δt 成正比，即。