固体线膨胀系数测定实验报告

大学物理实验报告实验时间2008年10月8日第7周土木学院学院班级学号*****姓名王小二组号18指导教师陈德彝分数实验名称：固体线膨胀系数的测定实验目的:1、测量两种金属杆的线膨胀系数。2、进一步使用光杠杆测定固体长度的微小变化。3、初步掌握温度测量的要领。实验原理:固体的长度L一般随温度t的升高而增加，理论和实践表明，L和t的关系为：)1(20ttLL（1）0L为Ct0时的长度，在常温附近不大的温度范围内，可写为)1(0tLL（2）设温度为1tC的长度为L,温度升到2tC，其长度增加，由上式由)1(10tLL)1(20tLL消去0L,有)()(12112ttLtttL(3)本实验的测量方法有两种：（1）利用光杠杆和尺组望远镜。设温度为1t时通过望远镜和光杠杆的平面镜，看见望远镜在视场中叉丝横线所对准的直尺为1n，当温度升高到2t，在视场中叉丝横线所对准的直尺为1n，根据杠杆的测微放大原理（参阅实验八），有Dbnn212(4)D为光杠杆镜平面的距离；b为光杠杆的丁足尖到镜面连线的垂直距离。（2）利用改进型的干涉仪的等倾环纹的移动来测量，原理参阅实验十二。动镜的改变量与“冒”出或“缩”进环纹数N满足212NLL(5)实验步骤：1、利用GXC-S型线膨胀测定仪测待测杆的（1）将光杠杆三个构成等腰三角形的尖脚放在白纸上轻轻地按一下，得到三个支点的位置。通过作图量出等腰三角形的高X，然后将光杠杆放在平台上，使它的顶点脚放在金属杆的上端。（2）调整光杠杆的位置，以及望远镜的位置和焦距，使得在望远镜中能清楚地看到标尺的刻度（调整方法同实验五），记下加热前标尺的读数1n。（详细步骤见P74页）（3）接通加热开关，要求测一组tn值，2、利用SGR-I型线膨胀测定仪测待测杆的(略)数据处理：1、数据表格：温度与视场中标尺刻度数据imt/℃mn/㎝int/℃nn/㎝iinn4/℃-11400.255601.551.302.49×10－52450.606651.751.052.21×10－53500.907701.951.052.21×10－54551.308752.100.801.54×10－5（cmLD21010022.410021；cmL55.49；cmb00.8）40N所对应的温度改变量i园纹变化数mt/℃nt/℃nmtt/℃2N/℃-1/℃-114024.027．43.412656nm2.48×10－52.12×10－524027.431．64.212656nm2.00×10－534031.635．84.212656nm2.00×10－544035.840．04.212656nm2.00×10－5(8.632nm；mmL04.1500)2、数据处理：对于数据表格1而言151211049.2)4060(55.4912102)25.055.1(00.8)(12)()(CttLDnnbttLnmnm151221021.2)4565(55.4912102)60.075.1(00.8)(12)()(CttLDnnbttLnmnm151231021.2)5070(55.4912102)90.095.1(00.8)(12)()(CttLDnnbttLnmnm151241054.1)4060(55.4912102)30.110.2(00.8)(12)()(CttLDnnbttLnmnm（1）平均值15543211011.210454.121.221.249.24C（2）绝对值43214115551029.01057.01.01.038.0411011.254.111.221.211.221.211.249.241C（3）所测材料线膨胀系数1510)29.011.2(C;相对误差%7.13%100E3、误差原因分析：从实验原理可知，线膨胀系数测得值的误差是由,LD,b，1t，2t2n，1n，引入的.(1)由于测,LD,b是采用常规的长度测量，具体操作十分简单，这几个待测量带来的误差主要仪器本身的系统误差以及测量偶然误差，可以通过多次测量求平均值来尽量减小误差；（2）温度计读数1t，2t的误差主要是系统误差，可以进行系统误差修正；（3）通过望远镜标尺读数2n，1n引入偶然误差。（4）实验中光杠杆与望远镜光轴之间的夹角会给实验结果带来一定的误差，尽量减小角度。4、结果表达：（1）平均值151011.2C（2）绝对值432141151029.0C（3）所测材料线膨胀系数1510)29.011.2(C;相对误差%7.13E作业:（1）答：0.02210205.100.82)(12Dnnb由151212121011.2)(12)()(CttLDnnbttL对于Ct401而言5-112102.0202.0402055.4902.0)(tttL相对误差%4%10002.202.211.2%100E（2）答：光杠杆的三点指放平面镜的装置有三个脚尖，构成等腰三角形。从后脚尖到前两脚尖连线的距离b以及光杠杆的两个前脚连线中点到标尺的距离D称为两臂。