(土木1108班张云峰)仿真实验报告-固体线膨胀系数的测量

1大学物理仿真实验报告固体线膨胀系数的测量院系名称：土木建筑学院专业班级：土木工程1108班姓名：张云峰学号：2011140108142012年_4月_28日第__10_周星期__六_上午□√下午□2固体线膨胀系数的测量一、实验目的1．了解研究和测量热膨胀系数的意义及其应用。2．学习用光杠杆法测量微小长度变化。3．学习测量金属棒的线膨胀系数。二、实验原理固体的线膨胀系数和体膨胀系数是固体热学特性的重要参数，通常体膨胀系数是线膨胀系数的3倍左右，本实验主要介绍固体线膨胀系数的测量方法。线膨胀是指材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L，由初温t1加热至末温t2，物体伸长了△L，则线膨胀系数满足：即上式中△L是个极小的量，我们采用光杠杆测量。光杠杆法测量△L：如下图（见教材杨氏模量原理）1.当金属杆伸长△L时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b1、b2，这时有即则固体线膨胀系数为：12ttLLlLDbb212DlbbL21212ttLLkDLlttDLbbl2212123三、实验仪器尺读望远镜，米尺，固体线膨胀系数测定仪，铜棒，光杠杆，温度计。四、实验内容及步骤1、在实验界面单击右键选择“开始实验”2、调节平面镜至竖直状态3、打开望远镜视野，并调节方位、聚焦、目镜使得标尺刻线清晰，且中央叉丝读数为0.0mm4、单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高10度时标尺读数直至温度升高到90度止。45、单击卷尺，分别测量l、D56、以t为横轴，b为纵轴作b-t关系曲线，求直线斜率kb-t关系曲线y=0.0374x-0.3936-0.500.511.522.533.5020406080100t（℃）N（cm）n线性(n)7、代入公式计算线膨胀系数值有图得K=0.0374=1.21x10-5/CkDLlttDLbbl2212126五、实验数据记录与处理温度（摄氏度）102030405060708090长度（cm）00.340.721.101.481.852.212.602.98六、思考题1．对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？答：不是。因为同一材料在不同的温度区域，其线性系数是不同的，有实验结果的事实可证明。2．你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗？答：平面镜的多次反射。高中时为了看到物体受力时的形变量而做过的实验。3．引起测量误差的主要因素是什么？答：仪器的精准度，操作过程中的不可避免性的失误，温度变化的控制，铜棒受热不均匀等。