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1、关于固体线胀系数的测定第一页，讲稿共二十六页哦 各种材料的各种材料的热胀冷缩的强弱热胀冷缩的强弱是不同的，为了定量区分是不同的，为了定量区分它们，人们找到了表征这种热胀冷缩特性的物理它们，人们找到了表征这种热胀冷缩特性的物理量量线胀系数线胀系数和和体胀系数体胀系数。【实验简介实验简介】热胀冷缩热胀冷缩 工程结构的设计工程结构的设计 应用应用 机械和仪器的制造机械和仪器的制造 材料的加工材料的加工原因原因 物体内部分子热运动加剧或减弱物体内部分子热运动加剧或减弱第二页，讲稿共二十六页哦【实验目的实验目的】测定金属的线胀系数，并学习一种测量微小长度测定金属的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。
2、的方法。【实验原理实验原理】1材料的线胀系数材料的线胀系数 材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向上的伸材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向上的伸长。长。第三页，讲稿共二十六页哦 在一定的温度范围内，固体受热后，其长度会增加，设在一定的温度范围内，固体受热后，其长度会增加，设物体原长为物体原长为 L，由初温，由初温 t1 加热至末温加热至末温 t2，物体伸长为，物体伸长为 物体受热后，其伸长量与温度的增加量成正比，和原物体受热后，其伸长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比。比例系数称为固体的线胀系数。长也成正比。比例系数称为固体的线胀系数。)(12ttLLl)(12ttLLl第四页，讲
3、稿共二十六页哦 2线胀系数的测量线胀系数的测量 线胀系数是选材的一项重要指标，不同材料的线胀系数是选材的一项重要指标，不同材料的线胀系数是不同的，塑料的线胀系数最大，其次是线胀系数是不同的，塑料的线胀系数最大，其次是金属、殷钢，石英的线胀系数很小，因此，殷钢、金属、殷钢，石英的线胀系数很小，因此，殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。石英多被用在精密测量仪器中。下表给出了几种材料的线胀系数。下表给出了几种材料的线胀系数。钢钢铁铁铝铝玻璃玻璃陶瓷陶瓷殷钢殷钢石英石英10-510-510-510-610-610-610-710/Cl第五页，讲稿共二十六页哦 L是一个微小变化量。以金属为例，若原长为是一
4、个微小变化量。以金属为例，若原长为 300mm，温度变化，温度变化100，金属的线胀系数，金属的线胀系数 约为约为10-5-1，可以估计出，可以估计出L 0.30mm。考虑到测量方便和测量精度，本实验采用考虑到测量方便和测量精度，本实验采用光杠杆法光杠杆法测量。测量。光杠杆系统光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和标尺是由平面镜及底座，望远镜和标尺组成的。组成的。l)(12ttLLl第六页，讲稿共二十六页哦 第七页，讲稿共二十六页哦（3）由上图可知由上图可知lLDbb122DbblL2)(12第八页，讲稿共二十六页哦【实验仪器实验仪器】线胀系数测定仪、光杠杆、望远镜和标尺、线胀系数测定仪、光杠杆
5、、望远镜和标尺、数字温度计、钢卷尺、游标卡尺、待测铜管。数字温度计、钢卷尺、游标卡尺、待测铜管。)(2)(12121ttLDlbb)(12ttLLl第九页，讲稿共二十六页哦n【实验内容与步骤实验内容与步骤】1用钢卷尺测量（一次）待测铜管的原长用钢卷尺测量（一次）待测铜管的原长L后，将其后，将其放入放入线胀系数测定仪的加热线胀系数测定仪的加热金属圆筒金属圆筒中；中；第十页，讲稿共二十六页哦 2调节光杠杆的前后足尖的长度调节光杠杆的前后足尖的长度l，将光杠杆的后足将光杠杆的后足尖置于待测铜管的上端，二前足尖置于固定台上的沟尖置于待测铜管的上端，二前足尖置于固定台上的沟槽中，镜面竖直放置。槽中，镜面
6、竖直放置。第十一页，讲稿共二十六页哦 3在光杠杆前在光杠杆前11.2m处放置望远镜及标尺架，调节望处放置望远镜及标尺架，调节望远镜及标尺架处于水平且与平面镜等高。远镜及标尺架处于水平且与平面镜等高。第十二页，讲稿共二十六页哦 4调节望远镜调节望远镜及标尺架的位置及标尺架的位置和望远镜的仰角，和望远镜的仰角，沿望远镜轴线方沿望远镜轴线方向（借助望远镜向（借助望远镜上的准星）能通上的准星）能通过镜面看到标尺过镜面看到标尺（实际是看到标（实际是看到标尺在镜后的成尺在镜后的成像）。像）。第十三页，讲稿共二十六页哦 5调节目镜，看清十字叉丝，调节调焦手轮，看清标尺调节目镜，看清十字叉丝，调节调焦手轮，看
7、清标尺的像，并使像与十字叉丝之间无视差，即眼睛上下移动的像，并使像与十字叉丝之间无视差，即眼睛上下移动时，标尺与叉丝没有相对移动。时，标尺与叉丝没有相对移动。第十四页，讲稿共二十六页哦 6当金属筒被加热后，待测铜管逐渐伸长，每间隔当金属筒被加热后，待测铜管逐渐伸长，每间隔10记录一次望远镜叉丝横线所对标尺的数值，测量记录一次望远镜叉丝横线所对标尺的数值，测量6到到7个点。个点。1234567t/b/mm第十五页，讲稿共二十六页哦 7以以t（）为横坐标，）为横坐标，b（mm）为纵坐标，在坐标）为纵坐标，在坐标纸上作出纸上作出t-b关系曲线，求直线斜率关系曲线，求直线斜率k。)/()(1212tt
8、bbk第十六页，讲稿共二十六页哦 8用米尺测量（一次）标尺到平面镜间的距离用米尺测量（一次）标尺到平面镜间的距离D。D第十七页，讲稿共二十六页哦 9将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖印痕，用将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖印痕，用游标卡尺测量（一次）其后足尖到两前足尖连线的游标卡尺测量（一次）其后足尖到两前足尖连线的距离距离l。l第十八页，讲稿共二十六页哦 10计算铜管的计算铜管的线胀系数线胀系数LDlkl222BAU222)()()(lUDULUUUlDLlrlrlUUl)(计算值mmUUinstBDL5.0mmUinstl02.0第十九页，讲稿共二十六页哦【实验结果实验结果】)()()()(
9、10CUmmUlmmUDmmULlllDL计算值测量值测量值测量值第二十页，讲稿共二十六页哦n【实验报告的要求实验报告的要求】1实验名称实验名称 2实验仪器实验仪器 3实验目的实验目的 4实验原理及所采用的实验方法实验原理及所采用的实验方法 5实验内容实验内容 6原始数据原始数据 7数据处理数据处理第二十一页，讲稿共二十六页哦n【注意事项注意事项】1.1.在测量过程中在测量过程中不能碰动不能碰动线胀系数测定仪，光杠杆及望远镜的线胀系数测定仪，光杠杆及望远镜的整个系统（打开加热开关时一定要轻），稍有碰动实验得从整个系统（打开加热开关时一定要轻），稍有碰动实验得从头做起；头做起；2.2.禁止用手摸
10、禁止用手摸反射镜、望远镜的目镜及物镜镜面，实验结束反射镜、望远镜的目镜及物镜镜面，实验结束后要用镜套把镜面套好；后要用镜套把镜面套好；3.3.用望远镜读出叉丝横线在标尺上的读数用望远镜读出叉丝横线在标尺上的读数b b时，时，不要压桌面不要压桌面；4.4.该实验在测量读数时是在该实验在测量读数时是在温度连续变化温度连续变化时进行，因此读数时要时进行，因此读数时要快而准快而准。5.5.实验时应尽量实验时应尽量减少走动和震动减少走动和震动，保持安静保持安静，以免影响测，以免影响测量的准确性。量的准确性。第二十二页，讲稿共二十六页哦n【教学要求教学要求】1测量的数据结果应在规定的范围内；测量的数据结果
11、应在规定的范围内；2多项测量内容都有互相交叉的内容，应考察学生的多项测量内容都有互相交叉的内容，应考察学生的实验结果是否前后一致；实验结果是否前后一致；3考察实验报告的结果是否与原始数据相符。考察实验报告的结果是否与原始数据相符。第二十三页，讲稿共二十六页哦n【实验重点和难点实验重点和难点】1固体的体胀系数的理论原理和实验测量方法以及光固体的体胀系数的理论原理和实验测量方法以及光杠杆原理；杠杆原理；2实验数据处理：结果的有效数字、不确定度的正确表达；实验数据处理：结果的有效数字、不确定度的正确表达；3光学系统的调节、升温快慢的掌握、镜面角度的光学系统的调节、升温快慢的掌握、镜面角度的变化对读数
12、的影响等。变化对读数的影响等。第二十四页，讲稿共二十六页哦n【预习抽查问题与思考题预习抽查问题与思考题】1.实验中各长度量用不同的仪器来测定，是怎样考实验中各长度量用不同的仪器来测定，是怎样考虑的？为什么？虑的？为什么？2.本实验中固体的线胀系数测量误差的传递公式是什本实验中固体的线胀系数测量误差的传递公式是什么？主要测量误差有哪些？请估算各测量量的不确定么？主要测量误差有哪些？请估算各测量量的不确定度。度。3.材料线胀系数跟材料的哪些性质有关？材料线胀系数跟材料的哪些性质有关？4.本实验的测量公式要求满足哪些实验条件？实验中应本实验的测量公式要求满足哪些实验条件？实验中应如何保证？如何保证？5.安装、调整仪器时应注意什么？安装、调整仪器时应注意什么？6.安调节光杠杆的步骤是什么？怎样判断望远镜已处于安调节光杠杆的步骤是什么？怎样判断望远镜已处于调好状态？其调节步骤如何？调好状态？其调节步骤如何？7.如何判断样品温度是否稳定？若样品温度不稳定，会如何判断样品温度是否稳定？若样品温度不稳定，会对结果产生怎样的影响？对结果产生怎样的影响？第二十五页，讲稿共二十六页哦感谢大家观看感谢大家观看第二十六页，讲稿共二十六页哦