金属线胀系数的测定

【精品】实验十金属线胀系数的测定一、实验目的1、了解不同金属的线性热胀系数及其测定方法。

2、学习利用直线拟合法进行数据处理和分析。

二、实验原理实验中要测定的是纯金属导线的线性热胀系数，即当温度升高或降低1℃时，导线长度变化的比率。

导线长度的变化可以通过导线两端的电阻变化来测定。

当导线被加热时，导线温度会上升，导致电阻值的变化。

这种变化可以被利用来测量导线伸长或缩短的程度。

而导线的伸长或缩短程度与导线的线性热胀系数有关。

通过伸长试验测定导线伸长量和温度的关系，绘制出导线长度变化随温度变化的曲线，对其进行拟合得到导线的线性热胀系数。

三、实验器材1、纯铝/铜/黄铜细导线（直径约0.1mm）2、恒温水槽3、热电偶4、数显电桥5、数字万用表6、计算机四、实验步骤1、将纯金属导线固定在热电偶上并将热电偶放入恒温水槽中，以使导线处于恒定温度下。

2、将电桥平衡，记录下此时导线的电阻值，并做好记录。

3、在进行实验的前五分钟里，记录导线的电阻值随时间变化的情况，以使导线达到比较稳定的温度状态。

4、开始进行实验，温度慢慢上升，并记录导线的电阻和温度值。

5、当导线的温度到达预先设定的值时，保持温度不变，并记录导线的电阻和温度值。

6、以温度为横纵坐标，以此时的导线电阻与开始时导线电阻的比值为纵坐标，绘制出电阻比随温度变化的曲线。

7、对曲线进行线性拟合，得到斜率，即为导线的线性热胀系数。

五、数据处理与分析2、误差分析：计算出数据处理时的误差。

3、讨论：对实验结果进行讨论和分析。

六、实验注意事项1、实验中导线的长度应保持一定，以不影响线性胀系数的测试。

2、导线的长度测量要保证精确，避免误差。

3、温度的控制要保证在合理的范围内，以避免温度过高过低对导线电阻值的影响。

4、实验数据的记录要准确，避免误差的发生。

5、对于实验数据的处理和统计要细致仔细。

七、实验结果1、根据曲线拟合方法测得所选导线的线性热胀系数为（见表格）。

导线线性热胀系数铜导线 1.7×10-5/C铝导线 2.3×10-5/C黄铜导线 1.9×10-5/C2、通过对实验数据的处理和分析，可以得出所选导线的线性热胀系数的特点和规律。

实验六金属线胀系数测定
本实验主要是用物理实验的方法来测量金属线胀系数，以了解材料的物理性质并评估
其使用范围。

金属线的胀系数是指其长度随温度变化而发生的变化。

胀系数通常是温度的函数，可
以用以下公式来计算：
α = (L –L0) / (L0 × ΔT)
其中，α为胀系数，L为材料长度，L0为初始长度，ΔT为温度变化量。

在本实验中，我们将使用蓝铜丝和一台称重器来测量其胀系数。

蓝铜丝是一种优良的
电导率材料，适合用于制造电线和电缆。

它具有良好的弹性和塑性，能够耐受高温和高压；而其胀系数随温度的变化也是非常小的。

实验步骤：
1.将一根3米长的蓝铜丝固定起来，确定其长度为L0。

2.将蓝铜丝放入烘箱中，在温度为100℃的条件下加热30分钟。

3.取出蓝铜丝，将其放置到室温下自然冷却至恒定温度，记录其长度为L1。

7.重复上述步骤，测量蓝铜丝在不同温度下的胀系数，得出其与温度的关系。

实验注意事项：
1.在实验中要注意安全，避免触电或烧伤等意外情况的发生。

2.烘箱的温度要稳定，确保加热的均匀性和准确性。

3.在蓝铜丝加热和冷却过程中，要避免其与其他物体摩擦或外力作用。

4.测量过程中要准确记录数据，并保证实验环境的稳定性。

实验结果分析：
根据测量获得的数据，可以得出蓝铜丝的胀系数与温度的函数关系，得到其随温度的
变化规律。

这为材料的设计和应用提供了必要的参考信息。

通过本实验，我们可以深入了解金属材料的物理性质，为材料的选择和使用提供科学
依据，有助于提高制造工艺和产品质量。

金属线膨胀系数的测定实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过测定金属线的膨胀系数，探究金属在受热作用下的膨胀规律，并验证线性膨胀系数的概念。

二、实验原理。

金属在受热作用下会发生线性膨胀，其膨胀量与温度变化呈线性关系。

金属线的膨胀量可用以下公式表示：ΔL = αL0ΔT。

其中，ΔL为金属线的膨胀量，α为线性膨胀系数，L0为金属线的原始长度，ΔT为温度变化量。

三、实验器材。

1. 金属线。

2. 热水槽。

3. 温度计。

4. 尺子。

四、实验步骤。

1. 准备金属线，并测量其原始长度L0。

2. 将金属线固定在支架上。

3. 将热水倒入热水槽中，待温度稳定后，记录水温作为初始温度T1。

4. 将金属线放入热水中，测量金属线的膨胀量ΔL。

5. 记录金属线在热水中的最终温度T2。

6. 根据实验数据计算金属线的线性膨胀系数α。

五、实验数据记录。

1. 金属线原始长度L0 = 1m。

2. 初始温度T1 = 25°C。

3. 最终温度T2 = 75°C。

4. 金属线膨胀量ΔL = 5mm。

六、实验结果分析。

根据实验数据计算得到金属线的线性膨胀系数α为：α = ΔL / (L0ΔT) = 5mm / (1m × 50°C) = 1 × 10^-4 /°C。

七、实验结论。

通过本实验的测定和计算，验证了金属线在受热作用下会发生线性膨胀的规律，并得到了金属线的线性膨胀系数α。

实验结果表明，金属线的膨胀量与温度变化呈线性关系，膨胀系数是一个常数，可用于预测金属在不同温度下的膨胀量。

八、实验注意事项。

1. 在实验过程中要小心热水的温度，避免烫伤。

2. 测量金属线的膨胀量时要注意准确度，避免误差。

九、实验总结。

本实验通过测定金属线的膨胀量，验证了金属在受热作用下的线性膨胀规律，得到了金属线的线性膨胀系数α。

实验结果对于理解金属膨胀规律具有重要意义，也为工程应用提供了重要参考。

以上为金属线膨胀系数的测定实验报告。

实验十固体线胀系数的测定一般情况下，物体当温度升高时，由于原子或分子的热运动加剧，粒子间的平均距 离发生变化，温度越高，其平均距离也越大，在宏观上体现出体积发生热膨胀。

热膨胀 是物质的基本热学性质之一。

物质的热膨胀不仅与物质的种类有关，而且对于同种物质 温度不同时其膨胀系数也不相同。

因此，在生产、科研和生活中必须考虑物质“热胀冷 缩”的特性。

测定其膨胀系数有着重要的实际意义。

尤其是对于固体而言，虽然固体的热膨胀非常小，但是物体发生很小形变时却产生 很大的应力。

通常测量固体线胀系数是在某一温度范围内测量固体的微小深长量，测量 微小深长量的方法有光杠杆法、螺旋测微法等，在这里介绍用光杠杆方法测量金属的线 胀系数。

【实验目的】1 •学习固体热膨胀的原理和实验测量方法；2 •测量金属在一定温度范围内平均线膨胀系数； 3•掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。

【实验仪器】【实验原理】L o tt由(4-14-2 )式可见，〉的物理意义就是温度每升高 时的长度之比(则物体长度的相对变化) 。

严格地讲， 关的量，但是:随温度的变化一般很小。

当物体的温度变化不太大时，所确定的［视作在此温度范围内物体的平均线膨胀系数。

如图4-14-1所示，实际测量得到的是物体在温度 t 1时的长度L 1和温度升到t 2时的长度L 2。

以及在t 1至t 2间的伸长量 L ，设〉是常数，则有L 1= L o (1+%1 )L 2 二 L o (1: t2)厂1(1「I)，简化为1 "选固体线胀系数测定仪、待测金属棒、 望远镜。

温度计、秒表、光杠杆、米尺、游标尺、尺读 设物体在温度t =0°C 时的长度为 L t = L o (1 式中:-为该物体的线膨胀系数。

设物体的伸长量为丄昱L t - L 。

仁a = ----------L o，则该物体在t °C 时的长度为5)(4-14-1 )二L t -L o ，将式(4-14-1)改写成(4-14-2 )I C 时物体的伸长量:L 与它在0C:-不是一个常数，而是与温度 t 有我们把式(4-14-2)(4-14-3 )(4-14-4 )将(4-14-3 )式代入(4-15-4)式，得 L 2本实验就是通过测量（4-i4-8） 式右边各量来测定金属棒的线膨胀系数 :。

金属线胀系数的测定实验报告
本实验旨在测定金属线的线胀系数，了解金属线的热膨胀特性。

实验原理：
金属线热膨胀的原理是，当金属受热时，其分子内部的热运动增强，分子之间的距离也随之增大，从而导致物体的尺寸扩大，即产生热膨胀现象。

金属线的线胀系数是指在单位温度变化下，金属线长度增加的比例。

实验器材：
1.金属线
2.测温仪
3.皮尺
4.温度计
5.实验台
实验步骤：
1.将金属线固定在实验台上，用皮尺测出金属线的长度。

2.将测温仪夹在金属线上，并将温度计插入测温仪中，记录下此时的温度。

3.将热水放入容器中，在温度计显示为100℃时，测量金属线的长度，并记录下此时的温度。

4.根据所得数据计算出金属线的线胀系数。

实验结果：
测得金属线初始长度为10cm，温度为20℃；在100℃下，金属
线长度为10.5cm。

根据公式：线胀系数=（ΔL/L）/ΔT
其中，ΔL为金属线的长度变化量，ΔT为温度变化量。

则可得出线胀系数为：（0.5/10）/（100-20）=0.00025/℃
实验结论：
通过实验得出金属线的线胀系数为0.00025/℃。

这说明在一定温度范围内，金属线的长度会随温度的升高而增大，具有热膨胀的特性。

掌握金属线的线胀系数能够为工程设计提供重要的参考依据，特别是在高温环境下工作的机器和设备的设计中更为重要。

金属线胀系数的测定实验报告金属线胀系数的测定实验报告引言：金属的热胀冷缩性质是物理学中的一个重要研究领域。

金属的线胀系数是描述金属在温度变化时长度变化的物理量。

本实验旨在通过测定不同金属的线胀系数，探究金属的热胀冷缩规律。

实验装置与方法：实验装置包括一个恒温槽、一根金属线、一个测微器和一个温度计。

首先，将金属线固定在两个支架上，保证其自由伸缩。

然后，将恒温槽中的温度调至适当的初始温度，测量金属线的初始长度。

接下来，将恒温槽中的温度逐渐升高，并记录每个温度下金属线的长度变化。

同时，使用温度计测量恒温槽中的温度。

实验结果与分析：我们选取了铜、铁和铝作为实验材料，进行了线胀系数的测定。

下表列出了实验数据：温度（℃）铜线长度（cm）铁线长度（cm）铝线长度（cm）20 10.0 10.0 10.030 10.2 10.1 10.140 10.4 10.2 10.250 10.6 10.3 10.360 10.8 10.4 10.4根据实验数据，我们可以计算出每个金属的线胀系数。

线胀系数的计算公式为：线胀系数= (ΔL / L0) / ΔT其中，ΔL为长度变化，L0为初始长度，ΔT为温度变化。

以铜为例，当温度从20℃升至30℃时，长度变化为0.2cm。

初始长度为10.0cm，温度变化为10℃。

代入公式计算得到铜的线胀系数为：线胀系数 = (0.2 / 10.0) / 10 = 0.002同样的方法可以计算出铁和铝的线胀系数。

铁的线胀系数为0.001，铝的线胀系数为0.0015。

通过比较不同金属的线胀系数，我们可以发现铝的线胀系数最大，铜次之，铁最小。

这是因为金属的线胀系数与其晶格结构和原子间的结合力有关。

铝的晶格结构较松散，原子间的结合力较弱，因此其线胀系数较大。

铜的晶格结构较紧密，原子间的结合力较强，因此其线胀系数较小。

铁的晶格结构介于铝和铜之间，因此其线胀系数处于中间水平。

结论：通过本实验，我们成功测定了铜、铁和铝的线胀系数，并比较了它们之间的差异。

金属线胀系数的测定实验报告一、实验目的1、学会使用千分表测量微小长度的变化。

2、掌握用光杠杆法测量金属棒的线胀系数。

3、观察金属受热膨胀的现象，加深对热膨胀规律的理解。

二、实验原理固体受热时会发生长度的伸长，这种现象称为线膨胀。

设固体在温度为$t_1$时的长度为$L_1$，温度升高到$t_2$时的长度为$L_2$，则固体在温度区间$（t_2 t_1)＄内的平均线胀系数$＼alpha$定义为：＼＼alpha ＝＼frac{L_2 L_1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼由于长度的变化量$＼Delta L ＝ L_2 L_1$通常很小，难以直接测量，本实验采用光杠杆法将微小的长度变化量放大进行测量。

光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，其结构如图 1 所示。

平面镜固定在一个三脚支架的一端，三脚支架的另两个脚与一个等腰直角三角形的底边重合，而三角形的直角顶点处装有一个能沿金属棒长度方向自由移动的尖头，尖头与金属棒接触。

当金属棒受热伸长时，带动光杠杆的尖头移动，使光杠杆绕其前两脚尖的连线转动一微小角度$＼theta$，从而使反射光线转过$2\theta$的角度。

设开始时望远镜中叉丝横线对准的刻度为$n_1$，当光杠杆转动$＼theta$角后，叉丝横线对准的刻度为$n_2$，则望远镜中标尺读数的变化量为$＼Delta n ＝ n_2 n_1$。

根据几何关系可得：＼＼tan 2\theta ＼approx 2\theta ＝＼frac{＼Delta n}｛D}＼其中，＄D$为望远镜到光杠杆平面镜的距离。

又因为$＼theta$很小，所以有：＼＼tan ＼theta ＼approx ＼theta ＝＼frac{＼Delta L}｛b}＼其中，＄b$为光杠杆后脚尖到两前脚尖连线的垂直距离。

联立以上两式可得：＼＼Delta L ＝＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼将上式代入线胀系数的定义式中，可得：＼＼alpha ＝＼frac{1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼cdot ＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼三、实验仪器1、线胀系数测定仪：包括加热装置、金属棒、光杠杆、望远镜和标尺。

金属线胀系数的测定实验报告资料实验报告：一、实验目的通过实验掌握金属线的胀系数的测定方法，了解线性膨胀系数的概念，掌握测量金属线胀系数的步骤和注意事项。

二、实验原理当一条金属线受热后，由于温度的升高导致其长度发生了改变，这种现象被称为热膨胀。

线性膨胀系数α是指物体在温度每变化1℃时，单位长度发生的变化量。

金属线胀系数的测定方法是采用差极式法。

实验中选用圆形金属丝，其胀系数可以用弹簧测微计来测量。

三、实验步骤1.将样品金属线固定在实验架上，线的一端用两片木板固定，另一端通过夹具固定在弹簧测微计的下端。

2.设定弹簧测微计的初始读数，并记录下来。

3.将电热器连接电源，并设置恒温水槽温度。

4.待水温稳定后，在恒温水槽中浸泡金属线，并等待其达到恒定温度。

6.将采样点数据整理，计算金属线的胀系数。

四、实验数据实验数据如下表所示：温度（℃）弹簧测微计读数（mm）膨胀量ΔL（mm）20 124.5 040 125.0 0.560 125.5 1.080 126.0 1.5100 126.5 2.0由上表可知，金属线在温度上升到100℃时，长度发生了2.0mm的变化。

根据线性膨胀系数的公式：ΔL = L × α × ΔT其中ΔL为长度变化量，L为材料长度，α为线性膨胀系数，ΔT为温度变化量。

可以得到公式：根据实验数据计算得到金属线的胀系数为：α = 2.0 ÷ 500 ÷ 80 = 0.00005 ℃-1五、实验结论通过差极式法测量，本实验测得圆形金属丝的胀系数为0.00005 ℃-1。

六、实验注意事项1. 金属线需保持一定的拉力，以保证数据结果的准确度。

2. 弹簧测微计需经常校准，以确保其读数的准确度。

3. 采样点的选取应尽量均匀，以得到更为准确的结果。

4. 实验前需检查实验设备的安全性，保证实验过程的安全。

实验十 干涉法测量金属的线膨胀系数固体的线膨胀是指固体受热时在某一方向上的伸长。

这种特性是工程结构设计、机械和仪表制造、材料加工中要考虑的重要 因素。

在相同条件下，不同材料的固体线膨胀的程度不同。

各种材料膨胀特性用线膨胀系数（简称线胀系数）来描述。

线胀系数是选用材料的一项重要指标，实际中经常要对材料线胀系数做测定。

对于金属材料，温度变化引起长度的微小变化比较微小,一般采用光杠杆、光的衍射法等进行精确测量。

本实验中利用干涉法测量金属棒的热膨胀系数。

一、实验目的1．观察物体线膨胀现象，学会测量金属的线胀系数. 2．掌握应用迈氏干涉仪测量物体长度微小变化的方法. 二、实验仪器SGR —1型热膨胀实验装置、游标卡尺、铜棒、铝棒. 三、工作原理在不太大的温度变化范围内，原长为l 0的物体，受热后其伸长量l ∆与其原长l 0、温度的增加量t ∆近似成正比，即0l l t α∆=⋅⋅∆ （1）式中的比例系数α 即称为线胀系数，它表示当温度升高1℃时固体的相对伸长量。

由上式可得l l tα∆=⋅∆ （2）不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，石英玻璃线胀系数很小。

线胀系数是选用材料的一项重要指标。

附表中列出几种物质的线胀系数值，对应有一个温度范围。

表1 几种材料的线胀系数实验指出，同一材料在不同的温度区段，其线胀系数是不同的，但在温度变化不大的范围内，线膨胀系数近似是一个常量。

线膨胀系数的测定是人们了解材料特性的一种重要手段。

在本实验中我们用SGR-1型热膨胀实验装置测量金属棒在20℃～50℃范围内的线膨胀系数，其工作原理是基于光干涉法来进行微小长度量的测量，其光路图见图1所示。

从He-Ne 激光器出射的激光束经过分束器（半反镜）后分成两束，分别由两个反射镜：定镜和动镜反射回来，由于分束器的作用两束反射光在观察屏上会相遇并形成明暗相间的同心环状干涉条纹。

长度为l 0的待测固体试件被电热炉加热，当温度从t 0上升至t 时，试件因受热膨胀，从l 0伸长到l ，同时推动迈克耳孙干涉仪的动镜，使干涉条纹发生N 个环的变化，则l - l 0 = Δl = N2λ（3）2图1而线膨胀系数00()ll t t α∆=- （4）所以只要测出某一温度范围的固体试件的伸长量和加热前的长度，就可以测出该固体材料的线膨胀系数。