当前位置：文档之家 › 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

  • 格式：docx
  • 大小：193.97 KB
  • 文档页数：6

金属线胀系数的测定实
验报告

内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
实验5 金属线胀系数的测定
测量固体的线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体的相对伸长量。
此相对伸长量的测量与杨氏弹性模量的测定一样，有光杠杆、测微螺旋和千分表
等方法。而加热固体办法，也有通入蒸气法和电热法。一般认为，用电热丝同电
加热，用千分表测量相对伸长量，是比较经济又准确可靠的方法。
一、实验目的
1.学会用千分表法测量金属杆长度的微小变化。
2.测量金属杆的线膨胀系数。
二、实验原理
一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。设物体的
温度改变t时，其长度改变量为L,如果t足够小，则t与L成正比，并且也
与物体原长L成正比，因此有
tLL

（1）
式（1）中比例系数称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高1℃时物
体的伸长量与它在0℃时长度之比。设在温度为0℃时，固体的长度为0L,当温度
升高为t℃时，其长度为tL，则有
即 )1(0tLLt （2）
如果金属杆在温度为1t，2t时，其长度分别为1L，2L，则可写出
)1(101tLL
（3）
)1(202tLL
(4)
将式（3）代入式（4），又因1L与2L非常接近，所以，1/12LL,于是可得到如下
结果：

)(12112ttLLL



（5）

由式（5），测得1L，2L，1t和2t，就可求得值。
三、仪器介绍
（一）加热箱的结构和使用要求
1.结构如图5-1。
2.使用要求
（1）被测物体控制于mm4008尺寸；
（2）整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；
（3）
千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好的接触
（读数在~处较为适宜，然后再转动表壳校零）；
（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线。
（二）恒温控制仪使用说明
面板操作简图，如图5-2所示。
图5-2
1.
当电源接通时，面板上数字显示为FdHc，表示仪器的公司符号，然后即刻自动
转向A X X .X表示当时传感器温度，即1t。再自动转为b .（表示等待设定
温度）。
2.按升温键，数字即由零逐渐增大至实验者所选的设定值，最高可选80℃.
3.如果数字显示值高于实验者所设定的温度值，可按降温键，直至达到设定值。
4.
当数字达到设定值时，即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，
发光频闪与加热速率成正比。
5.确定键的另一用途是可作选择键，可选择观察当时的温度值和先前设定值。
6.实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。
四、实验步骤
1.接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。
2.
测出金属杆的长度1L(本实验使用的金属杆的长度为400mm)，使其一端与隔热
顶尖紧密接触。
3.
调节千分表带绝热头的测量杆，使其刚好与金属杆的自由端接触，记下此时千
分表的读数1n。
4.
接通恒温控制仪的电源，先设定需要加热的值为30℃，按确定键开始加热，在
达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。注视恒温控制仪，每隔3℃读一
次读数，同时读出千分表的示数，将相应的读数2t，3t，…，nt，2n，3n，…，

nn，2n，3n，…，nn，2n，3n，…，nn记在表格里。（其中nn=（nn+n
n

）/2）
5.
显然，金属杆各时刻上升的温度是2t-1t，3t-1t，…，nt-1t，相应的伸长量是

2n-1n，3n-1n，…，nn-1
n
，则式（5）可表示为

1nnn=)(11ttLn


即 tLnttLnnnn1111)( （6）
由此可知，线膨胀系数是以nn-1n为纵坐标、以nt-1t为横坐标的实验曲线的斜
率。把各测量值填入下表，作nn-1n与nt-1t的曲线（即n与t曲线），先算出

1
L

，再求出。另外还可根据式（6）来计算出。因为长度的测量是连续进行
的，故用逐差法对n进行处理。
五、实验数据
Tn
／℃
Nn
／
mm

六、数据处理

1.图像法
根据实验数据作出n与t曲线如下图所示

因
9991.02R
,故数据正相关相关性很高。
可得1L=℃，又因1L=400mm
求得
511015.14000046.00046.0


L

/℃

2.逐差法
同理求得20t，
0At

根据查得的2.0Bt℃求出
tu

根据式（6），则

5110159.1


tL

n

/℃
2222
)ln()ln(tnrutunuu






，其中nn1ln，

tt

1ln

代入数据求得
41016.3
ru

)106623.310159.1(95u
/℃
则 )106623.310159.1(95/℃
七、误差分析
两种方法所测得的结果几乎一致，而逐差法中41016.3ru，数量级很小。故而
误差在允许范围内。
产生误差的原因：1.在读取数据时的读数误差。2.仪器本身存在的误差。
八、注意事项
1.在测量过程中，整个系统应保持稳定，不能碰撞。
2.读取nt，nn数据时，特别是读取nn时，一定要迅速。
九、试验总结
1.
本次实验原理简单，操作也并不复杂。但是在给铝棒加热以及降温过程中需要
较长的时间，这要求要有一定的耐心。
2.再进一步深入了解了作图法分析数据以及逐差法分析数据的方法。

合集下载

大学物理线胀系数实验报告

大学物理线胀系数实验报告

大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：金属线胀系数的测定
二、实验原理：
一般固体的体积或长度，随温度的升高而膨胀，这就是固体的热膨胀。

设物体的温度改变△t 时，其长度改变量为△L ,如果△t 足够小，则△t 与△L 成正比，并且也与物体原长 L 成正比，因此有
△L =aL△t
上式中比例系数称为固体的线膨胀系数，其物理意义是温度每升高 1℃时物体的伸长量与它在 0℃时长度之比。

设在温度为 0℃时，固体的长度为 L0 ,当温度升高为t ℃时，其长度为 Lt ，则有
(Lt -L0 ) / L0 =at ，即 Lt =L0 (1+at)。

如果金属杆在温度为t1 ，t2 时，其长度分别为 L1 ， L2 ，则可写出
L1 =L0 (1+at1 ) （3）
L2 =L0 (1+at2 ) (4)
将式（3）代入式（4），又因 L1 与 L2 非常接近，所以 L2 / L1 ≈ 1,于是可得到如下结果：
a=（L2-L1）/L1/(t2-t1),
由上式，测得 L1 ， L2 ，t1 和t2 ，就可求得a值。

2.坐标法：
aL=k=斜率=0.0075。

线胀系数实验报告

线胀系数实验报告


时体积的比值。
材料的线胀系数的数据是工程设计所需考虑的重要参数之一，测

定固体的线膨胀系数有着重要的实际意义。
当两种材料焊接在一起时就要考虑膨胀系数是否相等或相近，否
则一旦温度改变,焊接处就会产生松动或断裂等问题。因此,必须对材
料的线膨胀系数进行测定。 设金属棒在温度 t0(0c)时的长度为 L0，当其温度上升到 t(0c)时,
5 .按下强制风冷按钮，开始降温，注意观察温度显示屏，当温 度从 69oC 降到 37oC 时，开始测铝管的线膨胀系数，重复操作实验内 容（2）、（3）、（4），注意：此时需将铝管对应的测温传感器信号输出 插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接（红对红、黑对黑） ， 将 表二记录完整。
五、数据表格 表一：铜管线膨胀系数测定数据记录表
0
0.0348 0.0712 0.1004 0.1277 0.1484 0.1680 0.1937 0.2093
备注
o
铜管 37 C 的长度 L =500.5mm 0
表二：铝管线膨胀系数测定数据记录表
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
千分表读数 （mm）
o
温度/ C
L = 0.3085 0.3669 0.3911 0.4241 0.4649 0.5034 0.5466 0.5878 0.6072
七、问题讨论 1.该实验的误差来源主要有哪些?
共计有三点主要的：第一点也是最主要的一点就是温度的影响， 每一种材料都有它的温度膨胀系数，温差越大对它的影响也越大。第 二点就是测量仪器的不精密。第三点就是金属线本身重量对金属产生 拉伸作用，比如输电网的电线就会受此影响，而放在地上的就不受影 响。
金属线膨胀系数测量实验报告

金属线膨胀系数测量实验报告

金属线膨胀系数测量实验报告实验原理：当物体温度升高或降低时，物体的体积或长度也会发生相应的变化，这种现象称为热膨胀。

物体的热膨胀量与温度差、物体材料有关。

热膨胀实验是通过实际测量物体的长度随温度的变化来确定物质的膨胀系数。

实验仪器：恒温水浴，数字万用表，金属线，刻度尺，毫升筒实验步骤：1、实验前要确认金属线的材料、长度和直径，将金属线插入恒温水浴中。

2、加热水浴，记录每隔5℃时金属线的长度和温度，直至金属线的长度接近膨胀极限。

3、每次记录时，应将金属线充分置于水浴中，避免环境温度对实验结果产生影响。

4、分别测量金属线的直径并计算出平均值，根据公式计算出金属线的膨胀系数，并比较不同材料金属线的膨胀系数。

实验数据及处理：材料：黄铜长度：82cm 直径：0.1cm温度（℃）长度（cm）20 81.925 82.230 82.535 82.940 83.2长度变化量ΔL=L-L0=0.3cmΔT=35℃-20℃=15℃α=(ΔL/L0)/ΔT=0.18×10^-5/℃以同样的方法测量了不同材料金属线的膨胀系数，结果如下：材料铁铜钢膨胀系数12×10^-6/℃ 17×10^-6/℃ 10×10^-6/℃实验结论：通过实验数据的测量和处理，依据公式计算，各种金属线的膨胀系数不同，但一般都是10^-5/℃数量级。

黄铜的膨胀系数约为0.18×10^-5/℃。

金属线的膨胀系数与材料有关，比较黄铜、铁、铜、钢的膨胀系数可发现，不同材料的膨胀系数差异较大。

黄铜的膨胀系数较大，而钢的膨胀系数相对较小。

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

金属线胀系数的测定实验报告实验报告的第一部分，咱们得聊聊金属线的热胀冷缩。

相信大家都听过一句话：“物理是生活的百科全书。

”没错，金属线的膨胀系数就是其中的一个小小章节。

我们想知道，金属在温度变化时到底会发生什么？它是怎么变化的？为什么它会变长、变短？这一切都跟“热胀冷缩”有关。

1.1 实验目的首先，实验的目的很简单。

我们要测定不同金属的线胀系数。

这就像在做一道菜，得知道每种材料的比例，才能做出美味的佳肴。

通过测量金属线在加热和冷却过程中的长度变化，咱们可以算出它的线胀系数。

这样一来，咱们对金属的物理特性有了更深的了解。

1.2 实验原理那么，线胀系数是什么呢？简单来说，线胀系数是单位长度的金属在温度变化时所引起的长度变化量。

听起来有点拗口，其实意思很明了。

咱们用公式来表示：α = ΔL / (L0 ΔT)。

这个公式中的每个符号都有它的意义。

ΔL是长度的变化，L0是初始长度，ΔT是温度的变化。

数学总是能帮我们理清头绪。

接下来，我们进入实验的第二部分。

准备工作可得好好做。

材料准备好后，我们就开始加热实验。

2.1 实验材料用到的材料包括不同类型的金属线，比如铝、铜和铁。

这几种金属各有特色。

铝轻盈，铜导电性好，铁则结实耐用。

这就像是一场金属界的聚会，每种金属都带着自己的个性登场。

2.2 实验步骤实验步骤相对简单。

首先，把金属线的两端固定在夹具上。

然后，用热水或者火焰来加热金属线。

这个时候，大家可以观察到金属线慢慢变长。

真的是让人兴奋，像是看着一棵植物悄悄发芽。

在加热的过程中，咱们要不断测量它的长度变化。

温度变化越大，长度变化越明显。

大家可以随时记录下这些数据，最后会发现规律。

2.3 数据记录与处理在记录数据的时候，耐心是关键。

一定要仔细，不要漏掉任何一个数字。

最终我们将这些数据整理成表格。

通过计算，得出每种金属的线胀系数。

这个过程就像拼拼图，拼出最后的完整图案，心里那种成就感，真的是棒极了！实验的第三部分是分析与讨论。