金属线膨胀系数的测定
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。
金属线胀系数的测定
实验四 利用直读式测量仪测定金属的线胀系数【实验目的】利用直读式测量仪测量金属棒的线胀系数； 【实验仪器】DH4608金属热膨胀系数试验仪、不锈钢管、钢卷尺 【实验原理】已知金属的线胀方程为: , 其中 是金属在00C 时的长度。
当温度为 时,当温度为 时, 设金属棒伸长量为 , 则有: 两式相减得： , 其中 为金属的线胀系数。
实验时, 利用DH4608金属热膨胀系数试验仪, 每5℃设定一个控温点, 利用热电偶记录样品上的实测温度和千分尺上的变化值。
根据数据 和 , 画出 （作y 轴）－ （作x 轴）的曲线图, 观察其线型性, 并利用图形求出斜率, 计算样品（不锈钢管）的线胀系数。
【实验步骤】1.将试验样品（不锈钢管）固定在实验架上, 注意挡板要正对千分尺；2.调节千分尺和挡板的位置, 保证两者无间隙且千分尺有足够的伸长空间；3.打开电源和水泵开关, 每5℃设定一个控温点, 记录样品的实测温度和千分尺上的变化值。
实际操作时, 由于千分尺的指针在不停地转动, 所以在设定的控温点不易准确读数, 从而导致样品加热后的伸长量测量不准确。
具体操作可改为: 在加热过程中, 当观察到千分尺的指针转动匀速时, 在千分尺上设定一个记录起点（比如0格）, 记下此时的温度值和数字电压表上的示值作为第一组实验数据。
以后每当千分尺的指针转过50格（或30格）记录一组温度值和数字电压表上的示值, 填入设计的记录表中。
实验结束后再根据铜—康铜热电偶分度表将数字电压表上的示值转换为温度值作为试验样品的实际温度。
4、根据数据 和 , 画出 （作y 轴）－ （作x 轴）的曲线图, 观察其线型性。
5、利用图形求出斜率, 计算样品的线胀系数（ , 为斜率, 近似为室温下金属棒的有效长度）。
【数据记录举例】固体线胀系数测定数据记录表测量样品: 紫铜管φ10mm ×593mm i温度计读数实测温度ti千分尺读数l i30.0 ℃ 1.17mV （ 29.5℃ ） 0.000 593.0001、电热偶安装座；2、待测样品；3、挡板；4、千分尺 )1(10at l l +=附录：。
金属线胀系数的测定
实验原理
❖ 固体的长度通常随着温度的升高而增加，其 长度和温度之间的关系为
l l0(1 tt2 )
常温下 l l0(1t)
l l0(1t1)
ll0(1t2)
l(t2t1)t1 (133)
l(t2t1)t1
l(t2t1)
(134)
数测定仪的金属筒内，棒的下端要和基座紧密接触，
光杠杆法测量微小长度变化法 m,c:金属杆受热膨胀后的光杠杆和圆柱体 ；
将光杠杆放在仪器的平台上，后足尖放在金属 设在温度 时，通过望远镜和光杠杆平面镜，看见直尺
D1.:光杠杆距标尺实距离验. 时将待测金属棒直立在金属线胀系数测定仪的金属筒
中，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足置于固定台 固体的长度通常随着温度的升高而增加，其长度和温度之间的关系为
安装温度计(插温度计时，要先测量温度计插口到金属棒的距离，避免温度计的液泡碰触到金属棒，同时要小心，防止损坏温度计)。
将m,光c:金杠式属杆杆放中受在热仪d膨器为胀的后平光的台光上杠杠，杆后杆和足圆尖后柱放体在足金；属尖到二前足尖连线的垂直距
离，D为光杠杆镜面到直尺的距离。将式(13-5)代 试分析两根材料相同,粗细、长度不同的金属棒,在同样的温度变化范围内,它们的线膨胀系数是否相同?膨胀量是否相同,为什么?
将光杠杆放在仪器的平台上，后足尖放在金属
在式光中杠 d上为杆光前的杠杆刻后足度尖到a二1前刚足尖好连线在的垂望直距远离，镜D为中光杠叉杆镜丝面到横直尺线的距(离或。 交点)处，当温度升高
按棒式的(顶 至13端-6t，)2求保0C出持二时光金杠属，杆的的线直镜胀面系尺铅数直，上。并求刻出测度量a2移至叉丝横线上，根据光杠杆原理可得
将光杠杆放在仪器的平台上，后足尖放在金属
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。
金属线膨胀系数的测定
千分表读数
金属棒伸长0.2mm，即探针 移动0.2mm时，大表针正好 转一周。大表盘上均匀地刻 有200个格，因此大表盘的 每一小格表示0.001 mm。当 大表针转动一圈的同时，小 表针跟着转动一小格，所以 小表盘的一格代表线位移 0.2mm，小表盘上均匀地刻 有5个小格，千分表可测量 的最大线位移为1mm。
注意事项
1.在实验过程中（升温及读数）不能接触和 移动实验仪，否则会影响千分表的读数。每 个同学的动作要轻，以免影响他人。 2.水箱水位合适 3.温控仪设置温度不能超过60℃。
实验结果及评分标准
1、误差大于5%的90以下。小于5%的90分以上 2、作图（1）数据点（2）取 P1,P2（3）直线拟合合适 3、表格记录数据（1）单位 （2）有效数 其中公认值 : 铜线膨胀系数为:17.1×10-6 K-1
铝线膨胀系数为:23.8×10-6 K-1
25 ℃
紫铜线膨胀系数16.6×10-6 K-1
20℃ 铝线膨胀系数22.0×10-6 K-1
利用计算机计算最小二乘法系
数a,b
1、清除数据和模式（SHIFT+CLR;选3；==）
2、模式选择（MODE;选3 ，REG：回归计算， 选1，线性回归）
3、数据输入（<v1> ,<U1> M+;<v2> ,<U2> M+;......）
自动控制系统框图
实验步骤
1.准备工作。
检查仪器各部分的水电是否连接好。检查仪器前面 的水位管，将水箱水加到适当值。检查金属棒固定 端是否连接好。千分表安装位置是否合适。一旦开 始升温及读数，避免再触动实验仪器。
2. 设置测量的温度。
a) 开机，检查水是否循环良好 工作方式：进行实验（确认）
金属线膨胀系数的测量(最全版)PTT文档
因为 甚小，故上式二次项以后各项可略去，代回 到（2）式，得
L 2L 1[1(t2t1)] 3
故
L2L1 L
L1(t2t1) L1(t2t1)
4
又 tg L
a
2tg2 nn0
D
L2aDnn0 5
将（5）代入到（4），得
ann0
6
2DL1(t2 t1)
五、实验内容
1 测量前的调整
2、概念
线膨胀——一般情况下，固体受热后长度的增加称 为线膨胀。
线膨胀系数——实验证明，长度为的固体受热膨胀
后，其相对伸长量dL/L与温度变化dt成正比，写成
等式为：
dL dt
1
L
其中，比例系数称为固体线膨胀系数。
3、光杠杆
T:望远镜；M:光杠杆(反光镜)；P:标尺；C:有孔 圆柱体；m,c:金属杆受热膨胀后的光杠杆和圆柱 体 ；a:光杠杆长度；D:光杠杆距标尺距离.
3)记录金属杆的原长 （实验室给出）；
将（2）中
展开成级数，得
Dx x 50 1) 调节光杠杆小镜镜面铅直（目估），保证镜面与望远镜等高共轴；
2)记录室温t1及此时望远镜目镜中叉丝所对准的1 标尺2刻度 ，对金属杆进行加热，温度达到t2时记录望远镜目镜中叉丝所对准的标尺
刻度 ；
其中 和 分x别为室温时上叉丝和中 然后再对金属杆降温，温度达到t2和t1时分别记录标尺的刻度 和 。
金属的线膨胀系数的方法
三、实验装置
反光镜
温度计
加热装置
直标尺
望远镜
四、实验原理
1、背景：
“热胀冷缩”现象是绝大多数物体的共性。 在工程计算、材料的焊接和加工过程中都必须对物 体这种热胀冷缩的特性加以考虑，定量地分析它所 引起的结构变化。 各种材料的热膨胀系数，是定量分析热膨胀问题的 依据，用实验方法测定热膨胀系数，则是最简便的 途径。
金属线胀系数的测量
金属线胀系数的测量1.引言金属材料在物理环境的变化下会产生热胀冷缩的效应，因此，在工业生产和实验研究中要考虑到材料的热膨胀性能。
其中，线膨胀系数是衡量物质在长度方向上的热膨胀的指标。
本文探讨了金属线胀系数的测量方法及其应用。
2.线膨胀系数的定义和计算公式线膨胀系数是指材料在温度变化下单位长度的变化量，通常用α表示。
线膨胀系数可以根据材料的特性来计算，具体计算公式如下：α=ΔL/(L0×ΔT)其中，ΔL表示线材的长度变化量，L0表示线材的初始长度，ΔT表示温度的变化量。
线膨胀系数的单位通常是m/m °C。
3.1 编织网法编织网法是一种相对简单的测量线膨胀系数的方法。
具体操作如下：①先制作一块编织网，其网孔大小应该适合于线膨胀系数的测量。
编织网可用铜网或不锈钢网制作。
②将待测样品嵌入编织网中，并将两端固定在支架上。
③取一个温度计将其固定在样品的中央位置。
④将样品和温度计放入恒温器中，升温至所需温度，使样品达到稳态。
⑤记录样品的长度变化量和温度变化量。
⑥根据线膨胀系数的计算公式计算材料的线膨胀系数。
3.2 拉伸法拉伸法需要使用精密的仪器和设备，比编织网法的测量精度要高。
具体操作步骤如下：①将待测样品插入到仪器的卡槽中，两端各钳紧一个夹具。
②加热样品，同时保持夹具上下的温度相同。
③在进行加热的同时，由于样品被卡在夹具中，因此在材料的线膨胀系数作用下，样品将在长度方向上扩张。
3.3 差异法①将两根相同的样品A和B固定在两个不同的支架上，相隔一段距离，保证两个试样上下温度相等。
②用导线将两个样品连接到直流稳压源上，将其通过电路连接起来。
③在稳定的电流过程中，对试样进行加热，此时会存在两个样品长度的差异，通过测量差异长度就可以计算出材料的线膨胀系数。
4. 线膨胀系数的应用① 材料选择：根据材料的线膨胀系数，可以选择在升温或降温过程中性能更稳定的材料。
② 构件设计：针对长大膨胀系数较大的构件，在其设计中要考虑到升温对构件的影响。
金属丝线膨胀系数测量 -回复
金属丝线膨胀系数测量
金属丝线的膨胀系数是指在温度变化时，金属丝线长度的改变与温度变化之间的关系。
膨胀系数可以用来计算金属丝线在不同温度下的长度变化情况，从而对材料的应用进行合理设计。
测量金属丝线的膨胀系数通常可以通过实验方法进行，具体步骤如下：
1. 准备金属丝线样品：选择一根长度较长的金属丝线作为样品，并确保其直径均匀。
2. 固定金属丝线样品：将金属丝线固定在两个不同的支架上，使其处于悬挂状态。
3. 测量初始长度：使用一把测量仪器（如游标卡尺）测量金属丝线样品的初始长度。
4. 升温：将金属丝线样品置于一个控制温度的实验设备中，并逐渐升高温度。
5. 测量变化长度：在每个温度点，使用测量仪器测量金属丝线的长度变化。
可以通过将测量仪器的一端固定在支架上，另一端轻轻触碰金属丝线来进行测量。
6. 计算膨胀系数：根据测量的数据，可以使用下列公式计算膨胀系数：
α = (ΔL/L0) / ΔT
其中，α为膨胀系数，ΔL为长度变化量（终态长度减去初始长度），L0为初始长度，ΔT为温度变化量。
通过上述测量方法，可以得到金属丝线在不同温度下的长度变化情况，并进一步计算出膨胀系数。
不同金属的膨胀系数不同，因此可以对比不同金属的膨胀性能，选择合适的金属材料进行应用。
测量金属线膨胀系数的方法
测量金属线膨胀系数的方法金属的膨胀系数是指在单位温度变化下，金属材料单位长度的线膨胀量。
测量金属线膨胀系数的方法有多种，下面将介绍其中几种常用的方法。
1. 热胀冷缩法热胀冷缩法是一种常用的测量金属线膨胀系数的方法。
该方法利用热胀冷缩的原理，通过测量金属材料在不同温度下的长度变化来计算金属线膨胀系数。
具体操作步骤如下：（1）首先，选择一段金属线材料，并将其固定在测量装置上。
（2）然后，将装置置于恒温箱中，并将温度控制在不同的温度下，如20℃、30℃、40℃等。
（3）测量每个温度下金属线的长度，并记录下来。
（4）根据测得的数据，计算金属线膨胀系数的值。
公式为：膨胀系数 = （L2 - L1）/（L1 × ΔT），其中L1为初始长度，L2为不同温度下的长度变化，ΔT为温度变化。
2. 拉伸法拉伸法也是一种常用的测量金属线膨胀系数的方法。
该方法通过施加不同的拉力来测量金属材料在不同温度下的长度变化，进而计算金属线膨胀系数。
具体操作步骤如下：（1）首先，选择一段金属线材料，并将其固定在拉伸装置上。
（2）然后，通过拉伸装置施加不同的拉力，使金属线逐渐延长。
（3）同时，利用测量装置测量金属线的长度，并记录下来。
（4）根据测得的数据，计算金属线膨胀系数的值。
公式为：膨胀系数 = （L2 - L1）/（L1 × ΔT），其中L1为初始长度，L2为不同温度下的长度变化，ΔT为温度变化。
3. 光栅法光栅法是一种利用光栅原理测量金属线膨胀系数的方法。
该方法利用光栅装置对金属线进行光学测量，通过测量金属线在不同温度下的光栅位移来计算金属线膨胀系数。
具体操作步骤如下：（1）首先，选择一段金属线材料，并将其固定在测量装置上。
（2）然后，将光栅装置对准金属线，使光栅的光束垂直射向金属线。
（3）随后，通过调整光栅装置，使光栅与金属线的光斑重合。
（4）测量不同温度下的光栅位移，并记录下来。
（5）根据测得的数据，计算金属线膨胀系数的值。
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。
大物实验22金属线膨胀系数的测定
大学物理实验教案实验名称：金属线膨胀系数的测定1 实验目的1）学习用电热法测量金属线胀系数；2）学习利用光杠杆法测量微小长度变化量；3）掌握图解法处理数据的方法。
2 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 3 实验原理3.1 当温度升高时，金属杆的长度会发生变化，这种变化可用线胀系数来衡量。
当温度变化不大时可用平均线胀系数α来描述。
即)()(112121t t L L L --=α式中1L 和2L 分别为物体在温度1t 和2t 时的长度，一般固体材料的α值很小，所以12L L L -=∆也很小，因此本实验成功的关键之一就是测准L ∆的问题，我们采用光杠杆法测量L ∆。
3.2 热传导和热平衡原理：温度总是从高温往低温传递，因此只要存在温差就会有热传导在进行，那么就不会处在平衡的状态。
从观察方法来看，当温度不变时就表明系统处于热平衡的状态。
只有在平衡状态下测出的温度和刻度才能相对应。
动态平衡：指温度在某一个小范围内波动（一般不超过0.5度）。
3.3 加热器的结构图温度探头是放在样品（铜管）的空腔中的，因此温度探头不能及时测到样品的温度，必须等到样品、T 和空腔中的空气达到热平衡状态时温度探头测出的温度才是样品的真实温度。
但是另一个问题是平衡时间非常短所以我们就给它安装一个温度补偿器，使温度在某一个小范围内变化时间可以长一些。
线路图如下：从图2可知：()D NH D H L 2201∆=N -N =∆所以可得：()1221t t D L -H ∆N =α=t LD ∆H∆N 2 4 教学内容1）用卷尺测量金属杆的长度L2）光杠杆放在仪器平台上，其后足尖放在金属杆顶端的金属套上，光杠杆的镜面在铅直方向。
在光杠杆前1.5~2.0m 处放置望远镜及直尺（尺在铅直方向）。
调节镜尺组让望远镜与直尺相对镜面成对称关系，调节望远镜的目镜使叉丝清晰，如图2，再调节望远镜使直尺的象进入望远镜中。
金属线膨胀系数的测量
金属线膨胀系数的测量
金属线膨胀系数是指金属材料在温度变化时线膨胀的比例关系，通常以单位温度变化时单位长度的膨胀量（如μm/mK）来表示。
金属线膨胀系数的测量可使用线膨
胀系数仪器进行，具体步骤如下：
1. 准备样品：选择需要测量的金属样品，并将其加工成具有一定长度的细丝状。
2. 悬挂样品：用专用夹具将样品悬挂在线膨胀系数仪器中，保证其自由度和垂直度。
3. 温度控制：通过加热、制冷或温度控制器以控制该区域的温度。
4. 读数和记录：使用测量仪器测量样品在不同温度下的长度，从而计算出金属线膨胀系数。
在测量过程中需要记录温度和每个样品的长度，以便计算金属线膨胀系数并进行数据分析。
需要注意的是，测量精度受到实验条件、测量仪器的精度、样品纯度和金属材料的品质等因素的影响。
因此，在实验过程中需要保持一个相对恒定的温升速率和温度梯度，确保样品表面清洁且无氧化物污染，避免对实验数据的干扰。
【DOC】金属线膨胀系数测定
【DOC】金属线膨胀系数测定实验目的：通过测定金属线在不同温度下的长度变化，确定金属线的膨胀系数。
实验原理：金属材料在受热后，由于分子热运动加剧，分子间的距离扩大，材料的长度也会发生变化。
根据引力法则，分子间的距离增加相当于引力减小，因此金属材料在受热时会发生向外的膨胀。
金属材料在单位温度变化时的长度变化量与其初始长度的比值称为膨胀系数，通常用α表示。
根据式子：△L = αL0△T式中，△L为温度变化ΔT时的长度变化，L0为原长度，α为膨胀系数。
实验材料：金属线、恒温水浴、温度计、游标卡尺实验步骤：1. 准备一段金属线，量取其长度L0，记录下来。
2. 将金属线固定在架子上，使它可以自由伸长和收缩。
3. 将温度计放入恒温水浴中，使水温逐渐升高，记录下每次升温时的温度值ΔT。
4. 在每次升温之前，用游标卡尺测量金属线的长度，记录每次测量值。
5. 重复以上步骤，直到温度升高到一定值为止。
6. 根据记录的数据，画出金属线的长度变化曲线，计算出金属线的膨胀系数。
实验注意事项：1. 金属线固定时应使其自由伸长和收缩，防止受力过大影响测量结果。
2. 在测量金属线长度时，应注意游标卡尺的精度和读数准确度。
3. 温度计应校准，确保温度测量准确。
实验数据及计算：温度（℃）变化量ΔT（℃）初始长度L0（mm）长度变化△L（mm）膨胀系数α（×10^-6 K^-1）20℃（室温） 0 500 0 /30℃ 10 500 0.1 20.040℃ 10 500 0.2 40.050℃ 10 500 0.3 60.060℃ 10 500 0.4 80.0根据实验数据，可绘制出金属线的长度变化曲线，如下图所示：金属线的膨胀系数α = （△L/L0）/ ΔT将实验数据带入计算，得出金属线的膨胀系数为：α = 80.0×10^-6 K^-1实验结论：通过实验可以得出，金属线的膨胀系数随着温度的升高而增大。
金属线的膨胀系数是每个金属材料固有的性质，可以用于热膨胀计及其它热学应用中。
实验金属线膨胀系数的测定(光杠杆法) PPT
12.数据记录 （1）测量D，L，h
max
L
D h
（2）测金属棒的线胀系数
T / C
t1 t2
t 2 t1
望远镜中 d1 d2 标尺读数d
d2 d1
t (t2 t1)(t2 t1) 2
d(d2d1)(d2 d1) 2
1
dh 2LD t
u c ( )
七、数据处理
1、对于金属棒1，数据处理如下：
即 d L Dh
L h d 2D
将式（6）代入式（5）得
（6）
(d2 d1)h
2DL(t2 t1)
（7）
六、实验步骤 1. 在室温下，用测量待测金属棒的长度L，5次，取平均
值。 2. 将金属棒插入仪器的金属筒中。注意，棒的下端要和
基座紧密接触。 3. 插入温度计（居中适宜），小心轻放，以免破损。
uA
最小分度（目测误差）, uB
ma（x 尺子）. 3
温度计 ： uc(t) u（ A 2 温度计 u（ B 2 ） 温度计）
uA 最小分度uB ma（x 温3度计）m（ ax 温度计0.1） 0C
c.线胀系数及其的不确定度 ：
线胀系数为： dh
2LDt
线胀系数的不确定度为：
uc() u （ cL L ） 2 u （ cD D ） 2 u （ chh ） 2 u （ ckk） 2
当金属棒温度升高时则光杠杆后脚尖升高使光杠杆偏转一角度若光杠杆两前脚尖距离为h因较小可有tan设在温度时通过望远镜及光杠杆的平面镜看到标尺上的刻度恰好与目镜中十字叉丝横线重合当温度升到时与叉丝横线重合的是标尺上的刻度令d是光杠杆镜面到标尺的水平距离
实验金属线膨胀系数的测定(光杠杆法)
金属线胀系数的测定数据
金属线胀系数的测定数据一、引言金属线胀系数是指金属在温度变化下的线胀程度，是一个重要的物理性质参数。
了解金属线胀系数对于工程设计和材料选择具有重要意义。
在本文中，我们将介绍金属线胀系数的测定方法，并提供一些实际测定数据作为参考。
二、测定方法1. 线膨胀计法：通过测量金属线在温度变化下的长度变化，计算出线胀系数。
这种方法适用于较小温度范围内的测定，如常温到200摄氏度范围。
2. 热电偶法：利用热电偶原理，测量金属线两端的温度差，并计算出线胀系数。
这种方法适用于高温范围的测定，如200摄氏度以上的温度范围。
3. 拉伸法：通过测量金属线在不同温度下的拉伸变化，计算出线胀系数。
这种方法适用于较大温度范围内的测定，如常温到1000摄氏度范围。
三、实际测定数据以下是一些常见金属的线胀系数测定数据，供参考：1. 铝：线胀系数为23.1×10^-6/摄氏度。
铝是一种轻质金属，在温度变化下线胀较为明显，常用于制造飞机和汽车等产品。
2. 铜：线胀系数为16.6×10^-6/摄氏度。
铜是一种导电性能良好的金属，常用于电线电缆和管道等应用领域。
3. 钢：线胀系数为12.0×10^-6/摄氏度。
钢是一种常用的结构材料，线胀系数较低，适用于各种温度条件下的工程设计。
4. 不锈钢：线胀系数为17.3×10^-6/摄氏度。
不锈钢具有耐腐蚀性能，常用于制造厨具和化工设备等。
5. 铁：线胀系数为11.8×10^-6/摄氏度。
铁是一种常见的金属材料，线胀系数较低，适用于各种结构和机械应用。
四、应用和意义金属线胀系数的测定数据对于工程设计和材料选择具有重要意义。
在建筑结构设计中，了解金属线胀系数可以帮助工程师预测材料在不同温度下的变形和应力分布，从而提高结构的安全性和稳定性。
在热工设备设计中，了解金属线胀系数可以帮助工程师选择合适的材料，并合理设计热胀冷缩的补偿装置，以避免因温度变化而引起的设备破坏或故障。
金属线膨胀系数的测定实验总结
如下是关于金属线膨胀系数的测定实验总结：一、引言1.1 金属线膨胀系数的概念在物理学中，金属线膨胀系数是指金属材料在受热时长度的增加量与原来长度的比值。
这一物理性质在工程实践中具有十分重要的应用，因此对金属线膨胀系数进行准确测定是十分必要的。
1.2 实验目的本实验旨在通过测定不同金属材料的线膨胀系数，探索金属材料在受热时的行为规律，为工程应用提供准确的数据支持。
二、实验原理和方法2.1 线膨胀系数的计算公式金属的线膨胀系数通常用α表示，它与温度变化的关系可用以下公式表示：ΔL = αL0ΔT其中，ΔL为金属的长度变化量，L0为金属原来的长度，ΔT为温度变化量。
2.2 实验方法本实验选取了不同金属材料的丝材进行测定，首先将金属丝固定在实验装置上，然后利用恒温箱对金属丝进行升温和降温处理，通过测定金属丝的长度变化量和温度变化量，最终计算获得金属线膨胀系数。
三、实验结果和数据分析3.1 实验结果我们分别选取了铜丝、铁丝和铝丝进行了线膨胀系数的测定实验，得到了它们在不同温度下的长度变化数据。
3.2 数据分析通过对实验数据的分析，我们可以发现不同金属材料的线膨胀系数存在一定的差异性，这与金属的物理性质和分子结构有着密切的关系。
四、实验总结4.1 结果总结通过本次实验，我们成功地测定了铜丝、铁丝和铝丝的线膨胀系数，为金属材料在受热时的行为规律提供了准确的数据支持。
4.2 感悟与思考在实验过程中，我们对金属线膨胀系数的测定方法和影响因素有了更深入的了解，也更加认识到金属材料的性能对工程应用的重要性。
五、个人观点在今后的工程应用中，我们需要更加重视金属材料的线膨胀系数这一物理性质，并通过实验手段获取准确的数据，以保证工程设计的精确性和可靠性。
金属线膨胀系数的测定实验对于深入理解金属材料的物理性质具有重要的意义，也为工程应用提供了重要的参考依据。
希望通过本次实验总结，能够对相关领域的研究和实践起到一定的启发作用。
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。
热学实验1 金属线膨胀系数的测定
实验一 金属热膨胀系数的测量物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。
通常在外界压强不变的情况下，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。
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。
对晶体而言，其热膨胀还有各相异性；如石墨受热时，沿某些方向膨胀，而沿另一些方向则收缩。
金属是晶体，它们是由许多晶粒构成的，而且这些晶粒在空间方位上的 排列是无规则的，所以，金属整体表现出各相同性，或称它们的线膨胀在各个方向均相同。
因此可以用金属在一维方向上的线膨胀规律来表征它的体膨胀。
虽然金属的热膨胀非常微小，但由于使物体发生很小形变时就需要很大的应力。
这个特性在工程结构的设计，在机械和仪器的制造中，在材料的加工（如焊接）中，都应考虑到这一因素。
【实验目的】1．了解FD-LEA 金属热膨胀系数实验仪的基本结构和工作原理。
2．掌握千分表和温度控制仪的使用方法。
3．掌握测量金属线热膨胀系数的基本原理，测量铁、铜、铝等的线膨胀系数。
4．学习用图解图示法处理实验数据，并分析实验误差。
【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时，一般固体由于原子或分子的热运动加剧而发生热膨胀，在t （单位℃）温度时，伸长量L ∆，它与温度的增加量t ∆近似成正比，与原长0L 也成正比，即：t L L ∆⨯⨯=∆0α （1）此时总长为：L L L t ∆+=0 （2）式中α为固体的线膨胀系数，它是固体材料热性能的物理量。
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 ∆⋅∆=∆-=1000α （3） 上式中，α的物理意义：在一定温度范围内，当温度每升高1℃时，物体的伸长量L ∆与它在0℃时的原长0L 成正比。
α是一个很小的量，附录中列有几种常见的固体材料的α值。
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金属线膨胀系数的测定
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2
实验目的
测量金属线膨胀系数； 测量铜和铝的线膨胀系数(温度范围:0-100度) 其中公认值 :铜线膨胀系数为:17.1×10-6 K-1
铝线膨胀系数为:23.8×10-6 K-1
实验要求；课堂计算 分别测量铜和铝的线膨胀系数并计算相对误差,相对误
N 1 室温：25 ℃ 设定温度：30 ℃
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PID调节规律
其中 选择项目， 设置参数。按确认进入下一 屏，
c)实验前记录L0时，千分表 读数
d)按（启控）按钮，实验指 示灯即绿灯亮。
Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数
PID控制就是闭环控制，P（比例）：放大作用，快速对偏差作反映；I（积
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6
实验仪器
金属线膨胀实验仪 PID温控实验仪 千分表
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实验仪器介绍
一 、金属线膨胀实验仪
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பைடு நூலகம்
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二、千分表
精密测量微小位移 量的测量工具，主要由3 个部件组成：表体部分、 传动系统、读数装置。 工作原理是将被测尺寸 引起的测杆微小直线移 动,经过齿轮传动放大, 变为指针在刻度盘上的 转动,从而读出被测尺寸 的大小。
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实验结果及评分标准
1、误差大于5%的90以下。小于5%的90分以上 2、作图（1）数据点（2）取 P1,P2（3）直线拟合合
适 3、表格记录数据（1）单位 （2）有效数 其中公认值 : 铜线膨胀系数为:17.1×10-6 K-1
铝线膨胀系数为:23.8×10-6 K-1
25 ℃
紫铜线膨胀系数16.6×10-6 K-1
20℃ 铝线膨胀系数22.0×10-6 K-1
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利用计算机计算最小二乘法系 数a,b 1、清除数据和模式（SHIFT+CLR;选3；==）
2、模式选择（MODE;选3 ，REG：回归计算， 选1，线性回归）
3、数据输入（<v1> ,<U1> M+;<v2> ,<U2> M+;......）
分）：消除静态偏差；精选Dp（pt 微分）：加快系统反映，提高稳定性。
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可以用 改变温度坐标值
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实验数据记录及处理
线膨胀系数的测定
次数
0 12345 678
千分表读数 L0= 温度/℃ t0=30 32 34 36 38 Δti=ti-t0 ΔLi=Li-L0
(1)用作图法作出ΔLi-Δti的曲线
其中ａ为线膨胀系数.如果在常温下,我 们认为ａ为常量;
长度与温度的关系变为:
其中L0为t=0 ℃时,物体长度 作幂级数展开(ａ很小)得:
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实验表明，当温度变化范围不大时， 可以忽略β.
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，单位为/℃ 测量公式:
测量微小变化量方法:光杠杆法,读数显微 镜法,千分表法等
差不超过5% 了解千分表的原理及使用方法； 学习PID调节的原理。
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多数金属的线膨胀系数在 (0.8~2.5)× 10-5/℃ 之间。
线膨胀系数α是与温度有关的物理 量。当Δt是一个不太大的变化区间时， 对于确定的材料，我们近似认为α是不
变的。
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实验原理
物体的长度与温度的关系:
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千分表读数
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金属棒伸长0.2mm，即探针 移动0.2mm时，大表针正好 转一周。大表盘上均匀地刻 有200个格，因此大表盘的 每一小格表示0.001 mm。当 大表针转动一圈的同时，小 表针跟着转动一小格，所以 小表盘的一格代表线位移 0.2mm，小表盘上均匀地刻 有5个小格，千分表可测量 的最大线位移为1mm。
(2)根据ΔL=αL0Δt，从所作的直线上求出ΔLi-Δti直线 的斜率K
(3)已知长度l=500 mm，根据α=K/l求线膨胀系数
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注意事项
1.在实验过程中（升温及读数）不能接触和 移动实验仪，否则会影响千分表的读数。每 个同学的动作要轻，以免影响他人。 2.水箱水位合适 3.温控仪设置温度不能超过60℃。
在REG模式中
起起DT键的作用
4、获得回归系数，a,b(SHIFT+2 -> -> 选1 = ；得到a(截距）; SHIFT+2 ;-> -> 选2 = ；得到b（斜率）)
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实际测量值等于小表盘读数+大表 盘读数，应该读到最小刻度0.001mm 的下一位，所以若以毫米为单位，测 量结果在小数点后应有四位数。
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三、开放式PID温控实验仪: 包括水箱,水泵,加热器,控制及显示电路. 作用:自动控制水箱中水的温度 执行方式：通过可控硅加热电流来加热功率P PID调节器：按偏差的比例，积分，微分进行调节 偏差e(t):设定值-被控量 u(t):调节信号
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自动控制系统框图
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实验步骤
1.准备工作。
检查仪器各部分的水电是否连接好。检查仪器前 面的水位管，将水箱水加到适当值。检查金属棒固 定端是否连接好。千分表安装位置是否合适。一旦 开始升温及读数，避免再触动实验仪器。
2. 设置测量的温度。
a) 开机，检查水是否循环良好
工作方式：进行实验（确认） b） 设置参数: