线胀系数实验报告

南昌大学物理实验报告

课程名称：大学物理实验

实验名称：金属线胀系数的测定 学院：XXXX学院专业班级： XXX１６４班

学生姓名：XXX学号：XXXXX１６１２4

实验地点：基础实验大楼座位号：XX 实验时间：第 ２周星期四上午三四五节课

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一、实验目的： 1、 测量金属杆线膨胀系数。 2、 学会用千分表测量长度的微小增量 二、实验原理： 一半固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。绝大多数的固体材料，其长度是随温度的升高二增加的，这一现象称为线膨胀，设物体的温度改变为△t 时其长度改变量为△L，如果△t 足够小，则△t 和△L 成正比，并且也与物体原长 L 成正比，因有此 △L=αL△t 上式中比例系数α称为固体线膨胀系数，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，固体长度为 L0，当温度升高为 t 时，其长 度为 L1，则有（L1-L0）/L0=αt 即 Lt=L0（1+αt） 如果金属杆在温度为 t1，t2 时，其长度分别为 L1，L2 则可得出 L1=L0（1+αt1） L2=L0（1+αt2） 将式（5-3）代入式（5-4），又因 L1 与 L2 非常接近，所以 L2/L1≈1，于是可得如下结果： L 2- L1 α= L1(t2 - t1) 由上式，测得 L1，L2，t1 和 t2，就可求得α的值。 三、实验仪器： 1.加热箱 2.恒温控制仪 3.千分表 2

四、实验内容和步骤： 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.测出金属杆的长度 L1（本实验使用的金属杆长度为 400mm），使其一端与隔热顶尖紧密接触。 3.调节千分表带绝热头的测量杆，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，设定需要加热的值，一般可分别增加温度为 20℃、30℃、 40℃、50℃，……，按确定键开始加热。注视恒温控制器，每隔 3℃读一次读数，同时读出千分表的示数，将相应的读数 t2,t3,…，tn，n2，n3,…，nn记在表格里。

T1 T2 20 0.0244 T7 45 0.1558 T3 25 0.0443 T8 50 0.1778 T4 30 0.0883 T9 55 0.2102 T5 35 0.1051 T10 60 0.2485 tn/℃ nn/mm 15 0.0087 T6 40 0.1350 tn/℃

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六、误差分析： 1.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。 2.就是测量仪器的不精密。 3.千分表度数时视线角度不垂直。 4.读取数据时，不够迅速，导致误差。

不确定度计算

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七、思考题： 1.如果温度已上升超过你计划的一两个读数，可你还没来得及记录时，实验是否可以继续进行下去？为什么？ 答：我认为可以继续，但是不能再使用逐差法，应为间隔已不均匀，此时应该使用作图法完成数据处理 2.如果因故实验需要重新做，然而接近室温时温度下降的非常缓慢，有无必要用冷水把仪器冷却至室温后再做？ 答：我认为没有必要。可以重新选择实验开始温度 3.与用蒸汽加热，仪器竖直放置、只测始末两个数据比较优缺点。 答：  蒸汽加热较不经济，但热效率和热利用率要高很多，不会存在因加热管结垢（间接加热）而出现传热效果不好的情况  仪器竖直放置会存在自身重力的影响，影响测量结果。 只测始末数据，没有充分利用数据，数据数量少，偶然误差大  5

七、实验总结 1.本次实验的原理比较简单，操作其实也并不复杂。但是在加热过程中需要较长的时间，而且必须时时注意温度的变化，这需要我们有一定的耐心。 2.再进一步深入了解了逐差法分析数据的方法。 3.了解到了科学试验的严谨性。 八、附上原始数据： 6

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