线胀系数实验-实验说明
线胀系数实验报告
时体积的比值。
材料的线胀系数的数据是工程设计所需考虑的重要参数之一，测
定固体的线膨胀系数有着重要的实际意义。
当两种材料焊接在一起时就要考虑膨胀系数是否相等或相近，否
则一旦温度改变,焊接处就会产生松动或断裂等问题。因此,必须对材
料的线膨胀系数进行测定。 设金属棒在温度 t0(0c)时的长度为 L0，当其温度上升到 t(0c)时,
5 .按下强制风冷按钮，开始降温，注意观察温度显示屏，当温 度从 69oC 降到 37oC 时，开始测铝管的线膨胀系数，重复操作实验内 容（2）、（3）、（4），注意：此时需将铝管对应的测温传感器信号输出 插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接（红对红、黑对黑） ， 将 表二记录完整。
五、数据表格 表一：铜管线膨胀系数测定数据记录表
0
0.0348 0.0712 0.1004 0.1277 0.1484 0.1680 0.1937 0.2093
备注
o
铜管 37 C 的长度 L =500.5mm 0
表二：铝管线膨胀系数测定数据记录表
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
千分表读数 （mm）
o
温度/ C
L = 0.3085 0.3669 0.3911 0.4241 0.4649 0.5034 0.5466 0.5878 0.6072
七、问题讨论 1.该实验的误差来源主要有哪些?
共计有三点主要的：第一点也是最主要的一点就是温度的影响， 每一种材料都有它的温度膨胀系数，温差越大对它的影响也越大。第 二点就是测量仪器的不精密。第三点就是金属线本身重量对金属产生 拉伸作用，比如输电网的电线就会受此影响，而放在地上的就不受影 响。
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。
线胀系数
物理实验报告——线胀系数
【实验目的】1.学会用千分表测量金属杆长度的微小变化
2.测量金属杆的线膨胀系数
【实验原理】绝大多数固体材料，其长度随温度的升高而增加，这一现象称为线膨胀。
∆L=αL∆t
α＝(L2-L1)/L1(t2-t1)
【实验仪器】加热箱（带千分表）；恒温控制仪
【实验步骤】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.测出金属杆长度L1（400mm），使其一端与隔热顶尖紧密接触。
3.调节千分表带锯而额头的测量杆，使其刚好与金属杆的自由端接触，记下此时千分表的读数n1.
4.接通恒温控制仪的电源，设定温度，起始30℃，每隔3℃读一次读数，同时读出千分表示数，相应读数t2,t3,t4....n2,n3,n4.....记录在表格。
5.金属杆各时刻上升的温度是t2-t1,t3-t2....相应的伸长量是
n2-n1,n3-n2....,则公式可表示为n n-n1=αL1(t n-t1)
即α=（n n-n1）/L1（t n-t1）=∆n/L1∆t
由此可知，可通过作图求斜率算出α.
由图斜率得到α≈1.27×10﹣5 ℃﹣1
【实验结论】此金属线膨胀系数约为1.27×10﹣5℃﹣1。
测量金属线胀系数实验报告
测量金属线胀系数实验报告一、实验目的1、学会使用千分表测量微小长度的变化。
2、掌握测量金属线胀系数的原理和方法。
3、进一步熟悉物理实验中的数据处理和误差分析。
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。
对于金属材料，其线胀系数通常在一定的温度范围内是一个常数。
设某一固体在温度为＄t_0$ 时的长度为＄L_0$，当温度升高到＄t$ 时，其长度变为＄L$，则长度的增加量＄＼Delta L ＝ L L_0$。
实验表明，在温度变化不大的范围内，固体的伸长量＄＼Delta L$ 与温度的升高量＄＼Delta t ＝ t t_0$ 成正比，即：＄＼Delta L ＝＼alpha L_0 ＼Delta t$其中，＄＼alpha$ 为固体的线胀系数。
将上式变形可得：＄＼alpha ＝＼frac{＼Delta L}｛L_0 ＼Delta t}＄在实验中，我们通过测量温度升高前后金属杆的长度变化以及相应的温度变化，就可以计算出金属的线胀系数。
三、实验仪器1、线胀系数测定仪由加热装置、金属杆、千分表等组成。
加热装置用于升高金属杆的温度，金属杆为实验的研究对象，千分表用于测量金属杆的长度变化。
2、温度计测量金属杆的温度。
3、游标卡尺测量金属杆的初始长度。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属杆的初始长度＄L_0$，在不同位置测量多次，取平均值以减小误差。
2、将金属杆安装在线胀系数测定仪上，调整千分表的位置，使其测量触头与金属杆接触良好，并记下千分表的初始读数。
3、接通加热装置的电源，缓慢升高金属杆的温度，每隔一定的温度间隔（如 10℃），记录一次千分表的读数和温度计的示数。
4、当温度升高到一定值后（如 80℃），停止加热，继续记录千分表和温度计的读数，直至温度稳定。
5、关闭电源，让金属杆自然冷却，再次记录千分表和温度计的读数。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录｜温度（℃）｜千分表读数（mm）｜｜｜｜｜ 20 ｜ 0125 ｜｜ 30 ｜ 0150 ｜｜ 40 ｜ 0175 ｜｜ 50 ｜ 0200 ｜｜ 60 ｜ 0225 ｜｜ 70 ｜ 0250 ｜｜ 80 ｜ 0275 ｜2、数据处理计算金属杆在不同温度下的伸长量＄＼Delta L$：＄＼Delta L ＝ L L_0$，其中＄L$ 为对应温度下千分表的读数。
线胀系数实验报告
线胀系数实验报告线胀系数实验报告一、实验简介线胀系数实验是通过对不同材料的热膨胀系数进行定量测量，以了解材料在不同温度下的热膨胀性能。
本次实验使用的是线胀系数测量仪，通过对标准样品的测量，找到合适的公式计算材料的线胀系数。
二、实验原理热膨胀系数（线胀系数）是指在一定温度范围内，物体长度、宽度、厚度等尺寸变化与温度变化的比率关系。
简单地说，就是物体长度增加或缩短的相对比例。
在实验中，测量样品材料的长度变化，通过计算得出材料的线胀系数。
三、实验步骤1.准备实验所需材料和设备，如线胀系数测量仪、毛细计、温度计等。
2.熟悉线胀系数测量仪的使用方法，通过对标准样品的测量，找到合适的公式，以计算材料的线胀系数。
3.选择样品，将其放置在仪器的样品架上，确保样品能够平稳地伸缩。
4.开启线胀系数测量仪，设置温度范围，并逐步升高温度。
5.在每个温度点上等待一段时间（通常为5-10分钟），直到样品的温度与环境温度达到平衡，然后开始进行测量。
6.记录实验数据，包括样品的长度、温度、环境温度等信息。
每个温度点上测量3次，取平均值。
7.完成所有温度点的测量后，根据公式计算材料的线胀系数。
四、实验结果本次实验选用了铝合金材料进行测试，结果如下表所示：温度（℃）长度变化（cm）线胀系数（1/℃）20 0.00 --40 0.0015 2.55e-560 0.0029 2.95e-580 0.0045 3.23e-5100 0.0060 3.33e-5120 0.0074 3.53e-5根据测量结果，可以得出铝合金材料的线胀系数为3.2e-5/℃左右。
五、实验总结通过本次实验，我们了解了线胀系数的概念、测量方法以及影响其大小的因素，同时也掌握了线胀系数测量仪的操作和数据处理方法。
该实验不仅让我们增加了对材料热膨胀性能的了解，更重要的是让我们掌握了实验的基本操作和数据处理方法，提升了我们的实验技能。
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资料
金属线胀系数的测定实验报告资料实验报告：一、实验目的通过实验掌握金属线的胀系数的测定方法，了解线性膨胀系数的概念，掌握测量金属线胀系数的步骤和注意事项。
二、实验原理当一条金属线受热后，由于温度的升高导致其长度发生了改变，这种现象被称为热膨胀。
线性膨胀系数α是指物体在温度每变化1℃时，单位长度发生的变化量。
金属线胀系数的测定方法是采用差极式法。
实验中选用圆形金属丝，其胀系数可以用弹簧测微计来测量。
三、实验步骤1.将样品金属线固定在实验架上，线的一端用两片木板固定，另一端通过夹具固定在弹簧测微计的下端。
2.设定弹簧测微计的初始读数，并记录下来。
3.将电热器连接电源，并设置恒温水槽温度。
4.待水温稳定后，在恒温水槽中浸泡金属线，并等待其达到恒定温度。
6.将采样点数据整理，计算金属线的胀系数。
四、实验数据实验数据如下表所示：温度（℃）弹簧测微计读数（mm）膨胀量ΔL（mm）20 124.5 040 125.0 0.560 125.5 1.080 126.0 1.5100 126.5 2.0由上表可知，金属线在温度上升到100℃时，长度发生了2.0mm的变化。
根据线性膨胀系数的公式：ΔL = L × α × ΔT其中ΔL为长度变化量，L为材料长度，α为线性膨胀系数，ΔT为温度变化量。
可以得到公式：根据实验数据计算得到金属线的胀系数为：α = 2.0 ÷ 500 ÷ 80 = 0.00005 ℃-1五、实验结论通过差极式法测量，本实验测得圆形金属丝的胀系数为0.00005 ℃-1。
六、实验注意事项1. 金属线需保持一定的拉力，以保证数据结果的准确度。
2. 弹簧测微计需经常校准，以确保其读数的准确度。
3. 采样点的选取应尽量均匀，以得到更为准确的结果。
4. 实验前需检查实验设备的安全性，保证实验过程的安全。
线胀系数实验报告(一)
线胀系数实验报告(一)线胀系数实验报告实验目的研究材料在温度变化情况下的线胀系数，探究材料的热膨胀特性及应用。
实验器材和材料•样品：任意均质材料，如铜、铁等。
•温度计：高精度数字温度计。
•测微计：用于测量样品线胀后的长度变化。
•热源：炉子或火炬等任意带有恒温控制功能的热源。
•其他实验器材：夹子、支架等。
实验步骤1.准备样品：将样品制成一条长约25cm，直径约为1cm的棒状样品。
2.测量样品长度：用测微计测量样品长度，并记录下值。
3.将样品固定：将样品夹住，并用支架固定住。
4.加热样品：将样品放在热源附近，使其加温。
5.重复测量样品长度：当样品温度稳定时，用测微计再次测量样品长度，并记录下值。
6.计算线胀系数：用实验前后的长度差除以原始长度，即得到线胀系数。
实验注意事项•实验中加热温度不宜过高，以防止样品过于膨胀而破裂。
•样品应均匀加热，以获取准确的实验结果。
•实验应在相同环境条件下进行，以确保实验结果的可比性。
以下为某铜样品的实验数据：初始长度（cm）终止长度（cm）长度差（cm）温度差（℃）线胀系数25.01 25.54 0.53 50 0.00212 实验结论根据上述数据，我们得出了样品在50℃下的线胀系数为0.00212。
实验结果表明，材料在温度变化情况下会伴随着长度的变化，这是材料的热膨胀特性。
线胀系数可以用于预测材料在不同温度下的长度变化情况，这对于一些应用场合具有重要的意义。
实验误差分析实验误差是不可避免的，下面对实验误差进行分析：•仪器误差：实验中使用的测微计和温度计等仪器存在一定的误差，会对实验结果造成一定的影响。
•热源影响：实验过程中可能出现热源不均匀或温度不稳定等影响因素，这会对实验结果造成一定误差。
•样品本身质量误差：样品的材质、制造工艺等因素都会对实验结果产生影响。
•实验条件的影响：实验中的环境因素、实验人员等因素都会对实验结果造成一定的影响。
实验改进方案为了减小实验误差，我们可以采取以下改进方案：•提高仪器精度：选用更高精度的测量仪器，以减小测量误差。
线膨胀系数测定实验
膨胀系数 14.06×10-6
0.23
13.93×10-6
0.29
14.87×10-6
0.36
15.48×10-6
0.47
16.49×10-6
0.77
21.84×10-6
原金属棒 长度
750㎜
室温 25℃
750㎜
25℃
750㎜
25℃
750㎜
25℃
750㎜
25℃
750㎜
25℃
铝棒
线膨胀温 度
43℃
温度差 18℃
47℃
22℃
51℃
26℃
56℃
31℃
63℃
38℃
72℃
47℃
金属伸长 量
020
膨胀系数 14.81×10-6
0.25
15.15×10-6
0.35
17.91×10-6
0.43
18.49×10-6
0.59
20.70×10-6
1.04
29.50×10-6
物质
不锈钢 铜
铝
膨胀系数 12.51×10-6 16.66×10-6 19.43×10-6
线膨胀系数测定实验
目录
• 1.实验动机 • 2.实验说明 • 3.生活应用
• 4.数据源
实验动机
利用测微表 测金属受热的伸长量 并算出线膨胀系数
实验说明
实验目的:测量各金属棒在温度升高后， 所产生热胀冷缩的变化。
实验原理 :金属棒温度慢慢的上升是藉 由蒸气的沸点逐渐升高已转达到整 支金属棒，然后以膨胀测为表仪器 来观察极小膨胀的长度变化。
原金属棒长 室温 度
750㎜
25℃
大学物理实验：线膨胀系数实验
174 实验三十八 线膨胀系数实验物体具有“热胀冷缩”的特性，这个特性在工程设计（例如桥梁，铁路轨道，电缆工程）、精密仪表设计，材料的加工和焊接中以及用物体的热胀冷缩作为温度传感器等都必须周密的考虑。
在一维的情况下，固体受热长度的变化称为线膨胀。
在受热相同的条件下，不同的材料其膨胀的性能是不同的。
因此我们用膨胀系数来表示固体材料的这种差异。
测定固体的线膨胀系数，关键在于测量材料随温度改变而改变的微小变化量，这必须借助于测微装置或仪器进行测量，在杨氏弹性模量测量中曾介绍光杠杆法，它可用光学方法将微小的变化放大几十甚至上百倍，本实验采用测微螺旋法来测量微小变化，它具有使用简便，读数直观的优点。
【实验目的】1、测定金属杆的线膨胀系数。
2、掌握用测微螺旋测量微小长度的改变。
【实验原理】固体受热后其相对长度的改变与温度的变化成正比，即：t LL ∆∂=∆ 式中比例系数∂为固体的线膨胀系数，不同的材料其∂值有所不同。
设温度0℃时，固体的长度为0L ，t ℃时长度个长为t L ，由定义：t L L L t ⋅∂=-00 或 )1(0t L L t ⋅∂+= （1） 由此可见，固体的长度与温度成线性关系。
如果在温度1t 和2t 时，固体的长度分别为21,L L ，由（1）式得 )1(101t L L ⋅∂+=)1(202t L L ⋅∂+= 两式相减：)(12012t t L L L -∂=-，（考虑到210L L L ≈≈）有：)(12112t t L L L -∂=- （2）实验时1L 为室温1t 时固体材料的长度，如果测出不同温度i t 下，材料对应的i L 以1L L i -作纵坐标，1t t i -作横坐标作图，求斜率K ，则固体的线膨胀系数1L K =∂，即可求出。
【实验装置】线膨胀仪是由两个主要部分组成如图1；一部分是用来加热被测样品的，它是由固定在支架175 1F 和2F 上面的玻璃管，其表面均匀地绕有电热丝用来加热被测材料（某金属杆）。
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。
测定金属丝的线膨胀系数实验报告
测定金属丝的线膨胀系数实验报告一、实验目的1、掌握用光杠杆法测量金属丝的线膨胀系数。
2、学会使用千分尺和游标卡尺等测量工具。
3、加深对热膨胀现象的理解和认识。
二、实验原理当温度升高时，金属丝会由于原子的热运动加剧而伸长。
线膨胀系数是描述材料在温度变化时长度相对变化的物理量。
设金属丝在温度为＄t_1$ 时的长度为＄L_1$，温度升高到＄t_2$ 时的长度为＄L_2$，则线膨胀系数＄＼alpha$ 定义为：＼＼alpha ＝＼frac{L_2 L_1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼在本实验中，我们采用光杠杆法测量金属丝的微小伸长量＄＼Delta L$。
光杠杆的原理是通过放大微小长度变化来实现测量。
三、实验仪器1、线膨胀系数测定仪2、光杠杆3、望远镜及标尺4、温度计5、千分尺6、游标卡尺7、加热装置四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属丝的长度＄L$，在不同位置测量多次，取平均值。
2、用千分尺测量金属丝的直径＄d$，在不同位置测量多次，取平均值。
3、将金属丝安装在实验装置上，调整光杠杆、望远镜和标尺的位置，使三者在同一直线上。
4、接通加热装置，开始加热金属丝，同时记录温度计的示数。
5、当温度升高到一定值时，停止加热，读取望远镜中标尺的读数＄n_1$。
6、等待金属丝冷却至室温，再次读取望远镜中标尺的读数＄n_2$。
7、根据光杠杆原理计算金属丝的伸长量＄＼Delta L$。
五、数据记录与处理1、金属丝长度＄L$ 的测量数据（单位：mm）｜测量次数｜ 1 ｜ 2 ｜ 3 ｜ 4 ｜ 5 ｜平均值｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜测量值｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜2、金属丝直径＄d$ 的测量数据（单位：mm）｜测量次数｜ 1 ｜ 2 ｜ 3 ｜ 4 ｜ 5 ｜平均值｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜测量值｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜3、温度和标尺读数｜温度（℃）｜室温｜加热终止温度｜标尺读数（mm）｜初始读数＄n_1$ ｜终止读数＄n_2$ ｜｜｜｜｜｜｜｜｜测量值｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜4、计算金属丝的伸长量＄＼Delta L$根据光杠杆原理，有：＼＼Delta L ＝＼frac{b(n_2 n_1)｝｛D}＼其中，＄b$ 为光杠杆前后脚的距离，＄D$ 为望远镜到标尺的距离。
线膨胀系数实验报告
专业：应用物理题目：线膨胀系数实验目的1、测量金属的线膨胀系数。
2、学习PID 调节的原理。
实验仪器金属线膨胀实验仪，ZKY-PID 温控实验仪，千分表实验原理线膨胀系数设在温度为t0 时固体的长度为L0，在温度为t1 时固体的长度为L1。
实验指出，当温度变化范围不大时，固体的伸长量△L= L1－L0 与温度变化量△t= t1－t0 及固体的长度L0 成正比，即：△L=αL0△t式中的比例系数α称为固体的线膨胀系数，由上式知：α=△L/L0•1/△t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，测得的α称为固体在温度为t0 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，测得的α称为固体在t0—t1 温度范围内的线膨胀系数。
在L0 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，因此准确地控制t、测量t 及△L 是保证测量成功的关键。
实验步骤1.设定从室温到60℃之间8 个温度点。
2.将第1 次温度达到平衡时的温度及千分表读数分别作为T0，l0。
3.温度的设定值每次提高ΔT，温度在新的设定值达到平衡后，记录当前温度T 及千分表读数于表中。
4.重复上述操作8次。
960.20.4845 39.9 0.3293L L T ∆=∆α0C /10)004.0644.1(5-⨯±=α分析与讨论通过查阅常用金属物理性能得，Cu 的线膨胀系数为C/101.65-5⨯=α，与实验测量值相对误差%36.0=η，误差很小，若排除测量仪器的问题，该误差可能来源于计算时对T0时铜管长度作了近似处理，由于无法直接准确测得铜管长度，同时长度又远大于伸长率，故此处将T0时长度近似为50cm 。
大学物理线胀系数实验报告
大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：金属线胀系数的测定
二、实验原理：
一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。
设物体的温度改变△t 时，其长度改变量为△L ,如果△t 足够小，则△t 与△L 成正比，并且也与物体原长 L 成正比，因此有
△L =aL△t
上式中比例系数称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高 1℃时物体的伸长量与它在 0℃时长度之比。
设在温度为 0℃时，固体的长度为 L0 ,当温度升高为t ℃时，其长度为 Lt ，则有
(Lt -L0 ) / L0 =at ，即 Lt =L0 (1+at)。
如果金属杆在温度为t1 ，t2 时，其长度分别为 L1 ， L2 ，则可写出
L1 =L0 (1+at1 ) （3）
L2 =L0 (1+at2 ) (4)
将式（3）代入式（4），又因 L1 与 L2 非常接近，所以 L2 / L1 ≈ 1,于是可得到如下结果：
a=（L2-L1）/L1/(t2-t1),
由上式，测得 L1 ， L2 ，t1 和t2 ，就可求得a值。
2.坐标法：
aL=k=斜率=0.0075。
线胀系数实验报告[五篇模版]
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线胀系数实验报告[五篇模版]第一篇：线胀系数实验报告实验报告一、实验目的：1、学会用千分尺测量金属杆长度的微小变化。
2.测量金属杆的线膨胀系数二、实验原理：热膨胀原理：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来描述。
即式中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 度加热器的结构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，必须等到样品和空腔中的空气达到热平衡状态时温度计测出的温度才是样品的真实温度三、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。
四、实验内容和步骤：1L3两脚尖踏入凹槽内。
平面镜要调到铅直方向。
望远镜和标尺组要置于光杠杆前约 1 米距差。
记下标尺的读数 d4、记下初始t 10℃记录一次温度 t以及望远镜中标尺的相应读数5、停止加热。
测出距离D。
取下光杠杆放在白纸上轻轻压出三个尺测出垂线的距离 h。
6、用逐差法或线性拟合法计算出金属杆温度每升高一摄氏度时金属杆的伸长量 L19-5五、实验数据与处理：实验所得实验数据经过计算如下图第二篇：固体线胀系数实验报告大学物理实验报告__ 材料与能源_____ 学院____ 能源与动力工程_______ 专业___1____ 班学号__3119006001__ 姓名___ 黄智向___（合作者__________）实验日期_2020.7.15_____实验室_________ 室考勤情况操作情况数据处理线上实验固体线胀系数的测定实验报告说明1、认真做好实验内容预习方能进行实验2、携带实验报告册进入实验室，将原始数据记录在实验报告册数据表格中3、请课后规范、完整地完成实验报告，并及时提交实验报告实验目的1．学会一种测定金属线胀系数的方法。
大学物理线胀系数实验报告
大学物理线胀系数实验报告一、实验目的1、掌握用光杠杆法测量固体线胀系数的原理和方法。
2、学会使用游标卡尺、千分尺等测量长度的仪器。
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，在温度升高到 t₂时的长度为 L₂，线胀系数为α，则有：ΔL ＝ L₂ L₁＝αL₁Δtα ＝（L₂ L₁) ／（L₁Δt)由于固体长度的变化量ΔL 通常很小，难以直接测量，本实验采用光杠杆法进行测量。
光杠杆是一个带有可旋转平面镜的支架，平面镜的镜面与光杠杆的支脚在同一平面内。
当固体长度发生微小变化时，通过光杠杆可以将这一微小变化放大为望远镜中标尺读数的明显变化。
设光杠杆前后脚的距离为 b，光杠杆镜面到望远镜中标尺的距离为D，固体长度的微小变化量为ΔL，望远镜中标尺读数的变化量为Δn，则有：ΔL ＝bΔn ／ 2D将其代入线胀系数的公式中，可得：α ＝（bΔn) ／（2DL₁Δt)三、实验仪器1、线胀系数测定仪2、光杠杆3、望远镜及标尺4、游标卡尺5、千分尺6、温度计7、酒精灯四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属棒的长度 L₁，在不同位置测量多次，取平均值。
2、用千分尺测量金属棒的直径 d，在不同位置测量多次，取平均值。
3、将金属棒放入线胀系数测定仪中，使其与加热装置接触良好。
4、调整光杠杆、望远镜和标尺的位置，使望远镜中能清晰地看到标尺的像。
5、记录初始温度 t₁和望远镜中标尺的读数 n₁。
6、点燃酒精灯，对金属棒进行加热，每隔一定时间记录一次温度 t 和望远镜中标尺的读数 n，直到温度升高到一定值。
7、熄灭酒精灯，让金属棒自然冷却，再次记录温度和标尺读数。
五、实验数据记录与处理1、金属棒长度 L₁的测量数据（单位：mm）｜测量次数|1|2|3|4|5|平均值|｜｜｜｜｜｜｜｜｜长度|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|2、金属棒直径 d 的测量数据（单位：mm）｜测量次数|1|2|3|4|5|平均值|｜｜｜｜｜｜｜｜｜直径|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|3、温度和标尺读数的测量数据｜温度 t （℃）｜标尺读数 n （mm)｜｜｜｜｜t₁|n₁|｜t₂|n₂|｜t₃|n₃|｜｜｜4、计算线胀系数根据实验数据，计算出Δn、Δt、b 和 D 的值，代入线胀系数的公式中，计算出金属棒的线胀系数α。
《线胀系数的测量》实验报告
《线胀系数的测量》实验报告一、 实验原理经验表明，在一定的温度范围内，原长为L 的物体，受热后其伸长量tL L ∆=∆α其中，α为固体的线膨胀系数。
为了测量它，我们将材料做成条状或杆状。
测量出温度为t 1时杆长L 、受热后温度达t 2时的伸长量ΔL 和受热前后的温度t 1和t 2，于是得到：()12t t L L -∆=α现在用光杠杆测量ΔL 。
装置几何图示如右： 由图中可以看到：Bn n 122tan -=ϑ当角度很小时，近似有ϑϑ22tan≈，又有b L ∆≈ϑ，所以()Bb n n L 212-=∆于是得到用光杠杆发测量材料线胀系数的公式为()()12122t t LB bn n --=α式中，L 为室温下材料杆原长，用50分度的游标卡尺测量；B 为平面镜镜面至标尺的距离，用钢尺测量；b 为光杠杆前足连线与后尖足之间的距离，也用钢尺测量；t 1和t 2为加热前后材料的温度，用水银温度计测量；n 1和n 2为加热前后从望远镜中看到的标尺读数。
二、实验任务测量铜杆和铝杆在室温至100℃温区范围的线胀系数α。
本实验利用沸腾时水的蒸气来加热金属杆，并用以保持末温不变三、实验步骤1．安装及调整线膨胀仪、光杠杆和望远镜。
2．测量实验原理中所述各个参数，记录t1和n1。
3．利用水蒸气对杆进行加热，在温度达到100℃左右并保持3min至4min，记录t2和n2。
四、数据表格线膨胀仪编号： 9 ；光杠杆编号： 9 ； b= 2.68 ㎜不确定度分析（已计算并写在上面表格中）Cmm mm mm mm tt L B b n n t t n n b B L t t L B b n n ︒=∆=∆=∆=∆=∆⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆+⎪⎭⎫⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=⎪⎭⎫⎝⎛∆----0.10.15.03020.0121212122122222122其中，αα。
线膨胀系数测定实验
设计待测量的数据记录表格
n
01
，对金属杆进行加热，温度达到t2时记录望
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。
远镜目镜中叉丝所对准的标尺刻度 ；然后再对金属 2 用望远镜找通过光杠杆镜面反射的标尺的像
2 用望远镜找通过光杠杆镜面反射的标尺的像
n1
测量固体线膨胀系数的原理和方法 m,c:金属杆受热膨胀后的光杠杆和圆柱体 ；
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； 观察物体的线膨胀现象，并学会一种测量金属的线膨胀系数的方法
2 用望远镜找通过光杠杆镜面反射的标尺的像
光杠杆放大原理及放大倍数的计算 观察物体的线膨胀现象，并学会一种测量金属的线膨胀系数的方法
2 用望远镜找通过光杠杆镜面反射的标尺的像
3)记录金属杆的原长 D:光杠杆距标尺距离.
设计待测量的数据记录表格
L1
（实验室给出）；测量光杠
杆后脚尖到前脚连线的垂直距离 ：将光杠杆在白纸上 1) 标尺竖直，其零刻度线尽量与望远镜光轴等高；
因为 甚小，故上式二次项以后各项可略去，代回到（2）式，得
Байду номын сангаас
a
M试:分光析杠哪杆一(反个光量镜是)；影响按实验一结果下的主，要因留素?下在操三作时足应注尖意什印么？，然后用卡尺测量出足尖A与足
六、课后思考
1. 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?
2. 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？
3. 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？
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金属线膨胀系数测量实验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。
考虑失当，甚至会造成工程的损毁，仪器的失灵，以及加工焊接中的缺陷和失败等等。
【实验目的】1．学习并掌握测量金属线膨胀系数的一种方法。
2．学会用千分表测量长度的微小增量。
【实验仪器】FB712型金属线膨胀系数测量仪实验装置如图1、图2所示：【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：t L L ∆••α=∆ （1）式中的比例系数α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、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。
几种材料的线胀系数 材 料铜、铁、铝 普通玻璃、陶瓷 殷 钢 熔凝石英 数量级 ()15C 10−−°× ()16C 10−−°× ()16C 102−−°×< ()17C 10−−°× 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1t 升高到2t 时的伸长量L ∆和受热前后的温度升高量t ∆(12t t t −=∆)，则该材料在)t , t (21温度区域的线胀系数为：()t L L ∆•∆=α （2） 其物理意义是固体材料在()21t , t 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()1C −°。
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mm 250L =,温度变化C 100t t 12°≈−，金属的α数量级为()15C 10−−°×，估算mm 25.0t L L ≈∆••α=∆。
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mm 001.0）、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等方法。
本实验就用千分表分度值为mm 001.0千分表测微小的线胀量。
【实验内容和步骤】1．把样品空心铜棒、铝棒安装在测试架上。
在室温下用米尺重复测量金属杆的原有长度3~2次，记录到表1中，求出L 原有长度的平均值。
2．参照图1安装好实验装置，连接好加热皮管，打开电源开关，以便从仪器面板水位显示器上观察水位情况。
水箱容积大约为ml 750。
3.加水步骤:先打开机箱顶部的加水口和后面的溢水管口塑料盖，用漏斗从加水口往系统内加水，管路中的气体将从溢水管口跑出，直到系统的水位计仅有上方一个红灯亮，其余都转变为绿灯时，可以先关闭溢水管口塑料盖。
接着可以按下强制冷却按钮，让循环水泵试运行，由于系统内可能存在大量气泡，造成水位计显示虚假水位，只有利用循环水泵试运行过程，把系统内气体排出，这时候水位下降，仪器自动保护停机。
（说明：为了保护加热器不损坏，仪器设计了自动保护装置，只有水位正常状态才能启动加热或强制冷却装置，系统水位过低、缺水将自动停机。
）因此，在虚假水位显示已满的情况下，可采用反复启动强制冷却按钮,利用循环水泵的间断工作把管路中的空气排除,即启动强制冷却按钮→自动停机→再加水的反复过程，直到最终系统的水位计稳定显示，水位计只剩上方一个红灯未转变为绿灯，此时必须停止加水，以防水从系统溢出，流淌到实验桌上。
接下来即可进行正常实验，实验过程中发现水位下降，应该适时补充。
4．设置好温度控制器加热温度:金属管加热温度设定值可根据金属管所需要的实际温度值设置。
5．将铜管（或铝管）对应的测温传感器信号输出插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接。
将千分尺装在被测介质铜管（或铝管）的自由伸缩端固定位置上，使千分表测试端与被测介质接触，为了保证接触良好，一般可使千分表初读数为mm 2.0左右，只要把该数值作为初读数对待，不必调零。
(如认为有必要，可以通过转动表面，把千分尺主指针读数基本调零，而副指针无调零装置。
)6．正常测量时，按下加热按钮（高速或低速均可，但低速档由于功率小，一般最多只能加热到C 50°左右)，观察被测金属管温度的变化，直至金属管温度等于所需温度值（例如C 35°）。
温控器设置操作方法请参看【附录1】. 7．测量并记录数据：当被测介质温度为C 35°时，读出千分表数值35L ，记入表2中。
接着在温度为C 70 ,C 65 ,C 60 ,C 55 ,C 50 ,C 45 ,C 40°°°°°°°时，记录对应的千分表读数70656055504540L ,L ,L ,L ,L ,L ,L8．用逐差法求出温度每升高C 5°金属棒的平均伸长量，由（2）式即可求出金属棒在（C 35°，C 70°）温度区间的线膨胀系数。
【数据记录及处理】数据记录1：注意：有效长度应等于总长度减去固定螺钉外的一小段（约mm 5左右）。
测量次数1 2 3 平均值 铜棒有效长度()mm铝棒有效长度()mm数据记录2： 样品温度()C °35 40 45 50 55 60 65 70 测铜棒千分表读数()m 10 L 6i −×测铝棒千分表读数 ()m 10 L 6i −×用逐差法处理数据：（也可以用最小二乘法处理）计算铜α、 计算铝α附几种纯金属材料的线膨胀系数：物质名称 温度范围()C ° 线膨胀系数()16 C 10−−°× 纯 铝 100~0 8.23纯 铜 100~0 1.17注：由于材料提炼和加工的难度，例如纯铝几乎无法进行机械加工，所以一般使用的材料多非纯金属，所以以上参数并非标准数据。
而实际使用的金属材料的线膨胀系数比纯金属要小%~%1510，铜合金约为()15C 104.1−−°×，铝合金约为()15C 100.2−−°× ，供参考。
【思考题】1． 该实验的误差来源主要有哪些？2． 如何利用逐差法来处理数据？3． 利用千分表读数时应注意哪些问题，如何消除误差？712FB 型金属线胀系数测定仪使用说明书一、 概 述绝大多数物质具有“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，在机械和仪表的制造中，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。
考虑失当，甚至会造成工程结构的毁损，仪表的失灵以及加工焊接中的缺陷和失败等等。
固体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，在研制新材料中，测量其线胀系数更是必不可少的。
712FB 型金属线胀系数测定仪通过加热温度控制仪，精确地控制实验样品在一定的温度下，由千分表直接读出实验样品的微小伸长量，实现对金属线胀系数测定的一种新型教学实验仪器。
该仪器的恒温控制由高精度数字温度传感器与PID 智能温度控制仪组成，可根据实验需要把加热温度控制在室温C 80~°之间。
并以稳定的加热电压维持实测温度的稳定度，由四位数码管显示设定温度和实验样品实测温度, 读数精度为C 1.0°±,调节设定方便,控温稳定、精确。
专用加热部件的加热电压低速档为：V 110AC ，高速档为：V 140AC 。
水位由7只双色发光管指示, 无水时,所有发光管发红光，随着水位逐步升高，对应的发光管由红色转变为绿色。
为了避免在系统缺水的情况下加热器“干烧”，仪器设置了完善的缺水报警和保护系统，循环水一旦缺少，系统报警灯点亮且自动停机。
只有水量足够时才能恢复正常。
加热按钮按下时，强制冷却被锁住，只有按下复位键，先停止加热，强制风冷降温才能起动。
在加热或降温工作状态，热水泵总是处于工作状态。
只有按复位按钮热水泵才停止工作。
（注意：长期不用，应从主机底部放水阀门把水放掉。
）二、用途1．测量铜、铝棒（管）的线膨胀系数。
2．分析影响测量精度的各种因素。
3．掌握使用千分表和温度控制仪的操作方法。
三、技术指标1．温度读数精度：C 1.0°± 。
2．温度控制稳定度：min 10/C 1.0°±。
3．温度设定范围：C 80~°室温，四位数码管显示。
4．样品实测温度：C 80~°室温，四位数码管显示。
5．伸长量测量精度：mm 1~0 ,mm 0005.0量程（包括估读位）。
6．加热温度控制仪使用条件：（1)输入电源：z H 50 , %10V 220 AC ±（2)环境湿度：%85<（3) 环境温度：C 40~0°（4)最大功耗：W 200≤【附录1】 PID 智能温度控制器1．该控制器是一种高性能。
可靠性好的智能型调节仪表，广泛使用于机械化工、陶瓷、 轻工、冶金、热处理等行业的温度、流量、压力、液位自动控制系统。
控制器面板布置图：2．具体的温度设置步骤如下 (出厂时设置温度为80度，改设定温度为40度) ：（1）先按一下“设定键SET(）”约0.5秒。
（2）按“位移键（）”，选择需要调整的“位数”，数字闪烁的位数即是当前可以进行调整操作的“位数”。
（3）按“上调（）”或“下调（）”确定当前“位数值”，接着按此办法调整，直到各位数值都满足温度设定要求。
（4）再按一次“设定键SET ”，退出设定工作程序。
当实验中需改变温度设定，重复以上步骤即可。
操作过程可按图4进行。
（5）注意：如果学生在操作时按SET键时间长达5秒，那么将进入温控器单片机第二设定区，这时，不要胡乱调节，造成温控器不能正常工作，只要停止操作，静等30~40秒钟，或者再按住SET键5秒钟，单片机程序会自动恢复到正常温控状态。
*3。
若需要进一步了解PID智能温控器，可参看以下单片机程序第二设定区流程图：改变温度上限设定值SOH数值，可直接用位移和上、下键修改上限设定值。