实验10 金属线胀系数的测定(96-98)2555
【精品】实验十 金属线胀系数的测定
【精品】实验十金属线胀系数的测定一、实验目的1、了解不同金属的线性热胀系数及其测定方法。
2、学习利用直线拟合法进行数据处理和分析。
二、实验原理实验中要测定的是纯金属导线的线性热胀系数，即当温度升高或降低1℃时，导线长度变化的比率。
导线长度的变化可以通过导线两端的电阻变化来测定。
当导线被加热时，导线温度会上升，导致电阻值的变化。
这种变化可以被利用来测量导线伸长或缩短的程度。
而导线的伸长或缩短程度与导线的线性热胀系数有关。
通过伸长试验测定导线伸长量和温度的关系，绘制出导线长度变化随温度变化的曲线，对其进行拟合得到导线的线性热胀系数。
三、实验器材1、纯铝/铜/黄铜细导线（直径约0.1mm）2、恒温水槽3、热电偶4、数显电桥5、数字万用表6、计算机四、实验步骤1、将纯金属导线固定在热电偶上并将热电偶放入恒温水槽中，以使导线处于恒定温度下。
2、将电桥平衡，记录下此时导线的电阻值，并做好记录。
3、在进行实验的前五分钟里，记录导线的电阻值随时间变化的情况，以使导线达到比较稳定的温度状态。
4、开始进行实验，温度慢慢上升，并记录导线的电阻和温度值。
5、当导线的温度到达预先设定的值时，保持温度不变，并记录导线的电阻和温度值。
6、以温度为横纵坐标，以此时的导线电阻与开始时导线电阻的比值为纵坐标，绘制出电阻比随温度变化的曲线。
7、对曲线进行线性拟合，得到斜率，即为导线的线性热胀系数。
五、数据处理与分析2、误差分析：计算出数据处理时的误差。
3、讨论：对实验结果进行讨论和分析。
六、实验注意事项1、实验中导线的长度应保持一定，以不影响线性胀系数的测试。
2、导线的长度测量要保证精确，避免误差。
3、温度的控制要保证在合理的范围内，以避免温度过高过低对导线电阻值的影响。
4、实验数据的记录要准确，避免误差的发生。
5、对于实验数据的处理和统计要细致仔细。
七、实验结果1、根据曲线拟合方法测得所选导线的线性热胀系数为（见表格）。
导线线性热胀系数铜导线 1.7×10-5/C铝导线 2.3×10-5/C黄铜导线 1.9×10-5/C2、通过对实验数据的处理和分析，可以得出所选导线的线性热胀系数的特点和规律。
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。
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。
10实验十 金属线胀系数的测量
实验十 干涉法测量金属的线膨胀系数固体的线膨胀是指固体受热时在某一方向上的伸长。
这种特性是工程结构设计、机械和仪表制造、材料加工中要考虑的重要 因素。
在相同条件下，不同材料的固体线膨胀的程度不同。
各种材料膨胀特性用线膨胀系数（简称线胀系数）来描述。
线胀系数是选用材料的一项重要指标，实际中经常要对材料线胀系数做测定。
对于金属材料，温度变化引起长度的微小变化比较微小,一般采用光杠杆、光的衍射法等进行精确测量。
本实验中利用干涉法测量金属棒的热膨胀系数。
一、实验目的1．观察物体线膨胀现象，学会测量金属的线胀系数. 2．掌握应用迈氏干涉仪测量物体长度微小变化的方法. 二、实验仪器SGR —1型热膨胀实验装置、游标卡尺、铜棒、铝棒. 三、工作原理在不太大的温度变化范围内，原长为l 0的物体，受热后其伸长量l ∆与其原长l 0、温度的增加量t ∆近似成正比，即0l l t α∆=⋅⋅∆ （1）式中的比例系数α 即称为线胀系数，它表示当温度升高1℃时固体的相对伸长量。
由上式可得l l tα∆=⋅∆ （2）不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，石英玻璃线胀系数很小。
线胀系数是选用材料的一项重要指标。
附表中列出几种物质的线胀系数值，对应有一个温度范围。
表1 几种材料的线胀系数实验指出，同一材料在不同的温度区段，其线胀系数是不同的，但在温度变化不大的范围内，线膨胀系数近似是一个常量。
线膨胀系数的测定是人们了解材料特性的一种重要手段。
在本实验中我们用SGR-1型热膨胀实验装置测量金属棒在20℃～50℃范围内的线膨胀系数，其工作原理是基于光干涉法来进行微小长度量的测量，其光路图见图1所示。
从He-Ne 激光器出射的激光束经过分束器（半反镜）后分成两束，分别由两个反射镜：定镜和动镜反射回来，由于分束器的作用两束反射光在观察屏上会相遇并形成明暗相间的同心环状干涉条纹。
长度为l 0的待测固体试件被电热炉加热，当温度从t 0上升至t 时，试件因受热膨胀，从l 0伸长到l ，同时推动迈克耳孙干涉仪的动镜，使干涉条纹发生N 个环的变化，则l - l 0 = Δl = N2λ（3）2图1而线膨胀系数00()ll t t α∆=- （4）所以只要测出某一温度范围的固体试件的伸长量和加热前的长度，就可以测出该固体材料的线膨胀系数。
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。
实验十 金属线胀系数的测定
实验十金属线胀系数的测定一、实验目的通过实验，了解金属线的胀系数测定方法，掌握线胀系数的计算方法。
二、实验原理热胀冷缩是每种物质都具有的性质，所有物质在温度变化下都会发生体积变化。
当物体温度发生变化时，由于温度感应它的分子运动状态的密度和位置的改变，使得分子间的力发生变化，从而引起物体的长度变化。
热胀系数是衡量物质温度变化下线性尺寸变化的大小的比例系数。
线胀（线性热膨胀）是指物体在温度变化下的长度变化量。
所以，通过测量金属丝在温度变化下的长度变化量，可以计算出其线胀系数。
三、实验用具1. 热力学实验台（TDE2010型）2. 电阻练测器（WY8506）3. 温度计（PWT1206型）4. 紫铜丝（φ=0.1mm）5. 不锈钢杆（φ=6mm）6. 电热板7. 耐热玻璃筒8. 相机（可选）四、实验步骤1. 实验准备选择金属丝和不锈钢杆，在电热板上加热。
使用温度计测量热源温度，并确保温度稳定在80℃左右。
同时，在耐热玻璃筒中加水，使用温度计测量水温，确保温度稳定在20℃左右。
2. 实验操作（1）将金属丝绕在不锈钢杆上，并用导线连接电阻练测器。
（2）将导线连接至热力学实验台的传感器。
（3）调整热力学实验台的控制器，使其显示热源温度与水温度。
（4）将热力学实验台中的控制器设置为线性模式，并使金属丝受到一定的压力。
（5）开启电热板，以使热源温度升高。
（6）记录金属丝长度随时间的变化情况，并使用相机或手机拍摄实验现象。
（7）重复以上步骤，记录多组数据，以验证实验结果的准确性。
1. 数据分析α = ΔL / (LΔT)其中，α表示线胀系数；ΔL表示金属丝长度的变化量；L表示原始长度；ΔT表示温度变化量。
2. 计算过程温度ΔL(mm) L(mm) ΔT(℃) α20 0 100 0 030 0.07 100 10 2.333×10-540 0.12 100 20 6×10-550 0.19 100 30 9.5×10-560 0.24 100 40 1.2×10-4因此，金属丝的平均线胀系数为：α = (2.333+6+9.5+12) ×10-5 / 4 = 7.458 ×10-5六、实验注意事项1. 在实验过程中，确保温度的稳定、可比性和精确度。
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。
金属线胀系数的测量实验报告
金属线胀系数的测量实验报告物理金属线膨胀系数测量实验报告实验（七）项目名称：金属线膨胀系数测量实验一、实验目的1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。
2、学会使用千分表。
二、实验原理材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。
线胀系数是选用材料的一项重要指标。
特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。
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：LLt （1）式中的比例系数?称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。
大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，殷钢、(来自: 写论文网:金属线胀系数的测量实验报告)熔融石英的线胀系数很小。
殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。
实验还发现，同一材料在不同温度区域，其线胀系数不一定相同。
某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。
另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关，某些材料掺杂后，线膨胀系数变化很大。
因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。
但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。
为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。
由（1）式可知，测量出时杆长L、受热后温度从t1升高到t2时的伸长量?L和受热前后的温度升高量?t(?t?t2?t1)，则该材料在(t1 , t2)温度区域的线胀系数为：??L（2）(L??t)其物理意义是固体材料在(t1 , t2)温度区域内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为(C)。
测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量?L。
我们先粗估算一下?L的大小，若L?250mm,温度变化t2?t1?100C，金属的?数量级为?10?5(0C)?1，则估算出?1LLt0.25mm。
对于这么微小的伸长量，用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的。
可采用千分表（分度值为0.001mm）、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等方法。
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1、掌握用光杠杆法测量金属线膨胀系数的原理和方法。
2、学会使用千分尺、游标卡尺等长度测量工具。
3、观察金属在受热时的长度变化，加深对热膨胀现象的理解。
二、实验原理当温度升高时，金属杆的长度会增加，这种现象称为线膨胀。
设金属杆的原长为＄L_0$，温度升高了＄＼Delta T$ 后，长度增加了＄＼Delta L$，则线膨胀系数＄＼alpha$ 定义为单位温度变化引起的长度相对变化，即：＼＼alpha ＝＼frac{＼Delta L}｛L_0 ＼Delta T}＼在本实验中，我们采用光杠杆法来测量微小的长度变化＄＼Delta L$。
光杠杆是一个带有平面镜的三脚支架，平面镜可以绕着一个支点转动。
将金属杆的一端固定，另一端与光杠杆的短臂相连。
当金属杆受热伸长时，光杠杆的短臂随之移动，带动平面镜转动一个微小的角度＄＼theta$。
通过望远镜观察远处的标尺像，标尺像会发生移动。
设标尺到平面镜的距离为＄D$，光杠杆的长臂长度为＄b$，标尺像的移动距离为＄＼Delta n$，则有：＼＼Delta L ＝＼frac{＼Delta n b}｛2D}＼将上式代入线膨胀系数的表达式中，可得：＼＼alpha ＝＼frac{＼Delta n b}｛2L_0 D ＼Delta T}＼三、实验仪器1、线膨胀系数测定仪：包括加热装置、金属杆、光杠杆、望远镜和标尺。
2、游标卡尺：用于测量金属杆的直径。
3、千分尺：用于测量光杠杆的长臂长度和短臂长度。
4、温度计：测量加热前后的温度。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属杆的直径＄d$，在不同位置测量多次，取平均值。
2、用千分尺测量光杠杆的长臂长度＄b$ 和短臂长度＄l$。
3、将金属杆安装在加热装置中，使金属杆与光杠杆的短臂紧密接触。
4、调整望远镜和标尺的位置，使通过望远镜能够清晰地看到标尺的像。
5、记录初始温度＄T_1$ 和初始标尺读数＄n_1$。
6、打开加热装置，缓慢升温，每隔一定时间记录一次温度和标尺读数，直到温度升高到一定值，停止加热。
10实验十 金属线胀系数的测量讲解
实验十 干涉法测量金属的线膨胀系数固体的线膨胀是指固体受热时在某一方向上的伸长。
这种特性是工程结构设计、机械和仪表制造、材料加工中要考虑的重要 因素。
在相同条件下，不同材料的固体线膨胀的程度不同。
各种材料膨胀特性用线膨胀系数（简称线胀系数）来描述。
线胀系数是选用材料的一项重要指标，实际中经常要对材料线胀系数做测定。
对于金属材料，温度变化引起长度的微小变化比较微小,一般采用光杠杆、光的衍射法等进行精确测量。
本实验中利用干涉法测量金属棒的热膨胀系数。
一、实验目的1．观察物体线膨胀现象，学会测量金属的线胀系数. 2．掌握应用迈氏干涉仪测量物体长度微小变化的方法. 二、实验仪器SGR —1型热膨胀实验装置、游标卡尺、铜棒、铝棒. 三、工作原理在不太大的温度变化范围内，原长为l 0的物体，受热后其伸长量l ∆与其原长l 0、温度的增加量t ∆近似成正比，即0l l t α∆=⋅⋅∆ （1）式中的比例系数α 即称为线胀系数，它表示当温度升高1℃时固体的相对伸长量。
由上式可得l l tα∆=⋅∆ （2）不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，石英玻璃线胀系数很小。
线胀系数是选用材料的一项重要指标。
附表中列出几种物质的线胀系数值，对应有一个温度范围。
表1 几种材料的线胀系数实验指出，同一材料在不同的温度区段，其线胀系数是不同的，但在温度变化不大的范围内，线膨胀系数近似是一个常量。
线膨胀系数的测定是人们了解材料特性的一种重要手段。
在本实验中我们用SGR-1型热膨胀实验装置测量金属棒在20℃～50℃范围内的线膨胀系数，其工作原理是基于光干涉法来进行微小长度量的测量，其光路图见图1所示。
从He-Ne 激光器出射的激光束经过分束器（半反镜）后分成两束，分别由两个反射镜：定镜和动镜反射回来，由于分束器的作用两束反射光在观察屏上会相遇并形成明暗相间的同心环状干涉条纹。
长度为l 0的待测固体试件被电热炉加热，当温度从t 0上升至t 时，试件因受热膨胀，从l 0伸长到l ，同时推动迈克耳孙干涉仪的动镜，使干涉条纹发生N 个环的变化，则l - l 0 = Δl = N2λ（3）数显温控仪扩束器观察屏分束器定镜 M 1石英垫转向镜 M 2测温探头电热炉石英管动镜试样He-Ne 激光器图1而线膨胀系数00()ll t t α∆=- （4）所以只要测出某一温度范围的固体试件的伸长量和加热前的长度，就可以测出该固体材料的线膨胀系数。
金属线胀系数的测定
课后思考
一．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?
二．试分析哪一个量是影响实验结果的主要 因素?在操作时应注意什么？
三．若实验中加热时间过长,使仪器支架受热 膨胀,对实验结果将产生怎样影响？
7.取出金属棒，用冷水冷却金属筒之后安装另一 根金属棒重复以上的测量。
8.按式(13-6)求出二金属的线胀系数，并求出测量 结果标准不确定度。
二、螺旋测微法
• 1.用米尺测量出金属棒长度后，将其插入线胀系数测定仪的金属筒内， 金属棒的一端要和基座的左端固定端紧密接触，右端露出筒外。
• 2.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)。
(a a )d (13 5) 2
1
尺 的 至距 离 。 时将 ，式直( 1尺3 -上5 )刻代度入a式2 移( 1至3 -叉4 )丝中横，线则上 ， 根 据 光 杠 杆 原 理 可 得
2D
(a2 a1)d
2Dl (t2 t1)
(13 6)
实验内容
单击此处可添加副标题
光杠杆法
1. 用米尺测量出金属棒长度后，将其插入线胀系
4.记下初始温度t1，给蒸汽锅炉加热。蒸汽进入金 属筒后，随着金属筒内温度的升高，金属棒将迅速伸 长，待温度计的读数稳定几分钟后，从望远镜中读出 叉丝横线所对应的刻度值a2，并记下此刻的温度t2。
5.停止加热，测出直尺到光杠杆镜面的距离D，取 下光杠杆及温度计。
6.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d。
• 3. 记下初始温度。 • 4. 顺时针调整螺旋测微装置中的螺杆，使螺杆尖刚好接触待测金属
实验金属线胀系数的测定
实验十固体线胀系数的测定一般情况下，物体当温度升高时，由于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，其平均距离也越大，在宏观上体现出体积发生热膨胀。
热膨胀 是物质的基本热学性质之一。
物质的热膨胀不仅与物质的种类有关，而且对于同种物质 温度不同时其膨胀系数也不相同。
因此，在生产、科研和生活中必须考虑物质“热胀冷 缩”的特性。
测定其膨胀系数有着重要的实际意义。
尤其是对于固体而言，虽然固体的热膨胀非常小，但是物体发生很小形变时却产生 很大的应力。
通常测量固体线胀系数是在某一温度范围内测量固体的微小深长量，测量 微小深长量的方法有光杠杆法、螺旋测微法等，在这里介绍用光杠杆方法测量金属的线 胀系数。
【实验目的】1 •学习固体热膨胀的原理和实验测量方法；2 •测量金属在一定温度范围内平均线膨胀系数； 3•掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。
【实验仪器】【实验原理】L o tt由(4-14-2 )式可见，〉的物理意义就是温度每升高 时的长度之比(则物体长度的相对变化) 。
严格地讲， 关的量，但是:随温度的变化一般很小。
当物体的温度变化不太大时，所确定的［视作在此温度范围内物体的平均线膨胀系数。
如图4-14-1所示，实际测量得到的是物体在温度 t 1时的长度L 1和温度升到t 2时的长度L 2。
以及在t 1至t 2间的伸长量 L ，设〉是常数，则有L 1= L o (1+%1 )L 2 二 L o (1: t2)厂1(1「I)，简化为1 "选固体线胀系数测定仪、待测金属棒、 望远镜。
温度计、秒表、光杠杆、米尺、游标尺、尺读 设物体在温度t =0°C 时的长度为 L t = L o (1 式中:-为该物体的线膨胀系数。
设物体的伸长量为丄昱L t - L 。
仁a = ----------L o，则该物体在t °C 时的长度为5)(4-14-1 )二L t -L o ，将式(4-14-1)改写成(4-14-2 )I C 时物体的伸长量:L 与它在0C:-不是一个常数，而是与温度 t 有我们把式(4-14-2)(4-14-3 )(4-14-4 )将(4-14-3 )式代入(4-15-4)式，得 L 2本实验就是通过测量（4-i4-8） 式右边各量来测定金属棒的线膨胀系数 :。
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- 96 - 固体线胀系数的测定
实验十 固体线胀系数的测定
一般情况下，物体当温度升高时，由于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，其平均距离也越大，在宏观上体现出体积发生热膨胀。
热膨胀
是物质的基本热学性质之一。
物质的热膨胀不仅与物质的种类有关，而且对于同种物质
温度不同时其膨胀系数也不相同。
因此，在生产、科研和生活中必须考虑物质“热胀冷
缩”的特性。
测定其膨胀系数有着重要的实际意义。
尤其是对于固体而言，虽然固体的热膨胀非常小，但是物体发生很小形变时却产生
很大的应力。
通常测量固体线胀系数是在某一温度范围内测量固体的微小深长量，测量
微小深长量的方法有光杠杆法、螺旋测微法等，在这里介绍用光杠杆方法测量金属的线
胀系数。
【实验目的】
1．学习固体热膨胀的原理和实验测量方法；
2．测量金属在一定温度范围内平均线膨胀系数；
3．掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。
【实验仪器】
固体线胀系数测定仪、待测金属棒、温度计、秒表、光杠杆、米尺、游标尺、尺读
望远镜。
【实验原理】
设物体在温度o 0C t =时的长度为0L ，则该物体在o C t 时的长度为
)1(0t L L t α+= （4-14-1） 式中α为该物体的线膨胀系数。
设物体的伸长量为0L L L t -=δ，将式(4-14-1)改写成 t
L L
t L L L t 000δα=-= （4-14-2）
由（4-14-2）式可见，
α的物理意义就是温度每升高l ℃时物体的伸长量L δ与它在0℃时的长度之比（则物体长度的相对变化）。
严格地讲，α不是一个常数，而是与温度t 有
关的量，但是α随温度的变化一般很小。
当物体的温度变化不太大时，我们把式(4-14-2)
所确定的α视作在此温度范围内物体的平均线膨胀系数。
如图4-14-1所示，实际测量得到的是物体在温度1t 时的长度1L 和温度升到2t 时的长
度2L 。
以及在1t 至2t 间的伸长量L δ，设α是常数，则有
)1(101t L L α+= （4-14-3）
)1(202t L L α+=
（4-14-4） 将（4-14-3）式代入(4-15-4)式，得)1(121
12t t L L αα++=，简化为
固体线胀系数的测定 - 97 - ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=112211
2t L L t L L L α （4-14-5）
图4-14-1
由于1L 和2L 非常接近，所以11
2≈L L ，上式变为 )
()(12112112t t L L t t L L L -=--=δα （4-14-6） 物体温度由1t 升至2t 时的伸长量L δ很小，可借助光杠杆测量，有L tan b δθ=，x tan2D
δθ=。
当θ角很小时有θθ2tan tan2=，则 x D
b L δδ2= （4-14-7） 式中b 为光杠杆前两足尖连线至后足尖的垂直距离，D 为光杠杆镜面至标尺间的距离，x
δ是温度由1t 升至2t 时望远镜中标尺读数的增量。
将(4-14-7)式代入（4-14-3) 式得 1212()
b x DL t t δα=- （4-14-8） 本实验就是通过测量 (4-14-8) 式右边各量来测定金属棒的线膨胀系数α。
【实验步骤】
1．固体线胀系数测定仪的外形如图4-14-2所示，取出被测金属棒，用米尺测量待测
金属棒的长度L 后慢慢放入孔中，直到被测棒的端接触底面；调节温度计固定夹的锁紧钉
使温度计下端长度为150～200毫米，小心放入加热管内的被测金属棒孔内。
2．将光杠杆小心地放在加热筒上面，镜面垂直平台，使光杠杆的两个前足尖放在平
台上的小沟槽内，后足尖放在待测金属杆上端的平面上（不要接触温度计固定夹）。
3．根据望远镜的焦距，调节平面镜到标尺的距离（约在1m 左右）。
使望远镜与平面
镜大致等高。
4．使望远镜上段的两个缺口准星与平面境内的标尺象大致为一条直线。
5．调节目镜，使望远镜内的叉丝清晰；调节物镜（转动右边手轮），首先使望远镜
内的平面镜清晰，再使平面境内标尺象清晰并无视差。
6．调节标尺高度使叉丝对准标尺象的“0”点附近。
7．接通电热器电源。
当温度开始变化起，测出套筒内温度1t ；并从望远镜中读出叉
丝所对准的标尺的示值1x （因为加热过程是连续的，要求测量尽量要快，以减少误差）。
- 98 - 固体线胀系数的测定
8．用等温度间隔的方法测量温度n t （测量次数
10321,...,,,n =）
，并读出相应温度所对应的标尺示值
n x ,则n n x x x -=+1δ。
9．用米尺测量光杠杆前两足尖连线至后足尖的垂直
距离b ，光杠杆镜面至标尺间的距离D 。
10．实验数据处理
（1）将测得的实验数据代入（4-14-8）式，计算出该
金属的线胀系数α值；
（2）用作图法处理实验数据：把测量公式（4-14-8）
改写成()2/Δ[]ΔDL b x t α=，令b /DL 2k α=，则
ΔΔx k t = （4-14-9）
使（4-14-9）式的Δx 为纵坐标，Δt 为横坐标，可用作图
法求出直线的斜率k ，进而求出该金属的线胀系数α。
（3）用逐差法处理数据：将实验数据用逐差法处理，
并求出该金属的线胀系数α。
（4）将上述方法得到的α值，与实验室给出的值进行
比较，求其百分误差，并分析误差和结果。
11．记录实验数据表格要求：n 、o (C)n t 、o Δ(C)t 、
(mm)x 、Δ(mm)x 。
图4-14-2
【注意事项】
1．被测金属杆要调至铅直状态；本仪器使用时，应可靠接地。
2．温度读数及标尺读数均须系统达到热平衡的稳定状态进行。
3．初、终温度由1t 、2t 的指示值的平均值来确定。
4．实验装置调好后，在测量过程中不得移动任—部件。
5．该实验在测量读数时是在温度连续变化时进行，因此读数时间必须快而准。
6．观测温度计读数时，可将温度计提起；看完后迅速放入。
7．调压旋钮顺时针方向为增大。
【思考题】
1．本实验并非绝热系统，对实验结果是否有影响?
2．被测金属的端面和下支撑面若不平整对实验结果会产生怎样的影响？
3．用一组测量数据计算误差并分析哪个量对实验结果的影响较大？
（呼力雅格其 哈斯朝鲁）。