金属线胀系数的测量

一、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。

二、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

三、实验原理

1、原理概述

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

1(L2L1)L1(t2t1)

式中L1和L2分别为物体在温度t1和t2时的长度，一般固体材料的值很小，所以

LL2L1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。

2、原理图

从图2可知：

LH10HN 2D2D1=

L2Dt2t12LDt所以可得：

四、实验步骤

1、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。

2、打开电源开关,按下预置开关，进入预置状态，轻触调节开关，调节预置温度（大约比当前显示的室温高1ºC），调节完毕后，按预置开关，退出预置状态，进入工作状态。

3、当温度达到预置温度时加热灯灭，但温度仍能继续上升一段时间，当温度在一定时间内不继续上升时可认为系统供热和散热相对稳定，记下相对稳定的温度以及此时望远镜里直尺上的读数Ni，之后重新预置，此时所预置的温度大约比当前稳定温度高2ºC，当温度到新的达稳定温度时重新记录为Ni,依此类推，直到测完规定的组数。

4、停止加热，测出直尺到平面镜镜面间距离D（D=100 X C，C为尺读望远镜横刻度中间横线与上横线间的读数）。

五、数据及处理 N(cm) 5.08 5.12 5.38 5.55 5.70 5.84 5.91 6.18 6.28 T(°C) 59.7 60.6 70.5 76.2 80.2 85.7 90.0 96.3 100

H=8.130cm; D=147.00cm; L=49.50cm

H(N2N1)8.130(6.285.20)1.70105(/K)

2LD(t2t1)2147.0049.50(10064.5)Hum330.002330.0015cm;

uLm0.050.029cm;

uDm30.0530.029cm;

uuNuN1uN22ut1ut2222222m320.0530.041;

tm3220.5320.41;

22EuHHuLuDuNutLDNt

222220.00150.0290.0290.0410.41 =

8.13049.50147.001.0835.5 =3.411083.441073.91080.001451.4104 =14.7104 =3.9%

uE3.9%1.7010u1.700.0710E3.9%

思考题

550.07105(/K)

(/K)