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1、金属线膨胀系数的测定本讲稿第一页，共十五页实验目的b测量金属线膨胀系数；b了解千分表的原理及使用方法；b学习PID调节的原理。本讲稿第二页，共十五页实验原理 实验表明，当温度变化范围不大时，固体的伸长量L=L1L0与温度变化量t=t1t0及固体的长度L0成正比。即：L=L0t 比例系数称为固体的线膨胀系数，由上式知：=L/L01/t 可以将理解为当温度升高1时，固体增加的长度与原长度 之 比，单 位 为/。多 数 金 属 的 线 膨 胀 系 数 在(0.82.5)10-5/之间。线膨胀系数是与温度有关的物理量。当t是一个不太大的变化区间时，对于确定的材料，我们近似认为是不变的。本讲稿第三页，共
2、十五页实验仪器p金属线膨胀实验仪 pPID温控实验仪p千分表本讲稿第四页，共十五页实验仪器p金属线膨胀实验仪本讲稿第五页，共十五页实验仪器p开放式PID温控实验仪本讲稿第六页，共十五页本讲稿第七页，共十五页实验仪器p 千分表 精密测量微小位移量的测量工具，主要由3个部件组成：表体部分、传动系统、读数装置。工作原理是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指针在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的大小。本讲稿第八页，共十五页实验仪器p 千分表 金属棒伸长0.2mm，即探针移动0.2mm时，大表针正好转一周。大表盘上均匀地刻有200个格，因此大表盘的每一小格表示0.001 mm。当大
3、表针转动一圈的同时，小表针跟着转动一小格，所以小表盘的一格代表线位移0.2mm，小表盘上均匀地刻有5个小格，千分表可测量的最大线位移为1mm。实际测量值等于小表盘读数+大表盘读数，应该读到最小刻度0.001mm的下一位，所以若以毫米为单位，测量结果在小数点后应有四位数。本讲稿第九页，共十五页实验内容及步骤1.准备工作。检查仪器各部分的水电是否连接好。检查仪器前面的水位管，将水箱水加到适当值。检查金属棒固定端是否连接好。2.打开温控仪开关，检查水是否循环良好。设置测量的温度。注意：温控仪温度达到设定值后再等约5分钟，才能读数。本讲稿第十页，共十五页实验内容及步骤3.测量线膨胀系数 为了保证实验安
4、全，温控仪最高设置温度为60。若决定测量n个温度点，则每次升温范围为t=(60室温)/n。本 次 实 验，共 测 量 n=8个 温 度 点，t=2。为减小系统误差，将第一次温度达到平衡时的温度及千分表读数分别作为t0，L0。本讲稿第十一页，共十五页实验数据记录及处理次数012345678千分表读数 L0=温度/t0=ti=ti-t0Li=Li-L0线膨胀系数的测定(1)用作图法作出Li-ti的曲线(2)根据L=L0t，从所作的直线上求出Li-ti直线的斜率K(3)已知长度L0=500 mm，根据=K/L0求线膨胀系数本讲稿第十二页，共十五页本讲稿第十三页，共十五页本讲稿第十四页，共十五页注意事项 在实验过程中（升温及读数）不能接触和移动实验仪，否则会影响千分表的读数。每个同学的动作要轻，以免影响他人。本讲稿第十五页，共十五页