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文档简介

实验4金属线胀系数的测定【实验目的】1．掌握线胀系数的一种测定方法。

2．进一步熟悉光杠杆系统测量微小长度变化的方法。【仪器设备】

立式线胀系数测定仪蒸汽发生器温度计光杠杆望远镜及标尺游标卡尺钢卷尺待测金属棒【实验原理】

当温度升高1℃时，固体的长度变化和它在0℃时长度的比值，称为该物体的线胀系数。设一根金属棒在0℃时的长度为，在t的长度为L，则：

(13—1)即：L＝L0（1＋t）（13—2）式中是该金属棒的线胀系数，它的单位常用℃-1

。事实上，对同一种金属，不是一个常数，它随温度的变化而不同，但是在一个小温度区域内可近似看作是常数，本实验把当作常数来处理。设金属棒在温度为t时长度为，温度升高到t时，其长度增长，由（13－2）式得：

L＝（1＋

L＋＝L（1+）（13－3）由上两式消去L，整理得：

（13－４）由于很小，所以LL，上式可写成：

（13－５）式中，L可用米尺测得，t和t可由温度计测得。本实验要解决的主要问题是怎样测准由于温度的变化而引起金属棒长度的微小变化，这里我们采用光杠杆法（原理和方法见实验8）。设温度为t时，从望远镜中看到叉丝横线处直尺像的刻度为a，当温度升高到t时，望远镜中叉丝横线处直尺像的刻度为a，则由光杠杆原理知：

（13－6）式中为光杠杆镜面到直尺的距离，b为光杠杆后足到前足的垂直距离。把（13－6）式代入（13－7）式，得：

（13－7）【实验内容】1仪器安装

1）用米尺测量金属棒的长度L，然后将其穿入软木塞中央孔，安装在金属套管中，并在两端木塞小孔中插入通蒸汽用的小直角玻璃管和温度计。

2）将装有温度计的一端向上，穿过立式线胀仪平台圆孔，将另一端安装在底座上的弹簧夹持器中，使金属棒下端顶在玻璃圆柱上，再将木垫圈衬垫在水平台圆孔与蒸汽套管之间，用支紧螺丝调节木垫圈松紧，切不可支得过紧。

3）用橡皮管分别连接上、下通蒸汽用的小玻璃管。4）调节光杠杆长度或平台上槽形座架位置，使光杠杆后足放在金属棒顶端中心，光杠杆前足放在座架槽内。如图13－１所示。

5）调整光杠杆系统（调整方法见实验8）。2．测量

1）观察并且记录温度计的读数及望远镜中直尺像的读数a。

2）给蒸汽发生器加热，将蒸汽引入金属套管中，管中温度升高，金属棒伸长。仔细观察温度计及望远镜中直尺像的读数变化，待温度计的数值稳定数分钟不变，望远镜中直尺读数也不再变化时，记下温度计读数及望远镜中叉丝横线处标尺读数a。

3）用钢卷尺测量光杠杆镜面到直尺的距离。

4）取下光杠杆，用游标卡尺测其后足到前足的垂直距离b。3．取下金属套管及金属棒，换上另一套管及金属棒，重复以上的测量。4．按（13－7）式计算二金属棒的线胀系数及其误差。【思考题】1．两根材料相同，粗

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