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1、金属线胀系数的测金属线胀系数的测定定本讲稿第一页，共十四页固体的线胀系数固体的线胀系数固体的热胀冷缩是由于构成物质的原子或离子之固体的热胀冷缩是由于构成物质的原子或离子之间振动的平均平衡位置随温度变化而发生变化造间振动的平均平衡位置随温度变化而发生变化造成的。对于绝大多数固体材料，其线度是随着温成的。对于绝大多数固体材料，其线度是随着温度的升高而增加的，固体的线度随着温度的升高度的升高而增加的，固体的线度随着温度的升高（或降低）而变化的现象称为线胀（或降低）而变化的现象称为线胀本讲稿第二页，共十四页实验原理实验原理固体的长度通常随着温度的升高而增加，其长度和固体的长度通常随着温度的升高而增加，
2、其长度和温度之间的关系为温度之间的关系为常温下常温下 本讲稿第三页，共十四页 实验时将待测金属棒直立在金属线胀系数测定仪实验时将待测金属棒直立在金属线胀系数测定仪的金属筒中，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，的金属筒中，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足置于固定台上。二前足置于固定台上。设在温度设在温度 时，通过望远镜和光杠杆平面镜，看时，通过望远镜和光杠杆平面镜，看见直尺上的刻度见直尺上的刻度 a a0 0 刚好在望远镜中叉丝横线刚好在望远镜中叉丝横线(或交点或交点)处，当温度升高至处，当温度升高至 时，直尺上刻度时，直尺上刻度a a1 1移至叉移至叉丝横线上，根据光杠杆原理可得丝横线
3、上，根据光杠杆原理可得式中式中d d为光杠杆后足尖到二前足尖连线的垂直距为光杠杆后足尖到二前足尖连线的垂直距离，离，D D为光杠杆镜面到直尺的距离。将式代入式为光杠杆镜面到直尺的距离。将式代入式中，则中，则本讲稿第四页，共十四页利用光杠杆原理利用光杠杆原理测测温度温度变变化引起化引起长长度的微小度的微小变变化化 本讲稿第五页，共十四页光杠杆原理光杠杆原理本讲稿第六页，共十四页望望远镜远镜中看清中看清标标尺尺读读数数（1）镜镜外找像外找像（2）镜镜内找像内找像1、调节调节目目镜镜，看清十字叉，看清十字叉丝丝2、调节调节物物镜镜，看清，看清标标尺尺读读数数（3）消除）消除视视差差本讲稿第七页，共十
4、四页实验内容实验内容 1.用米尺测量出金属棒长度后，将其插入线胀系定用米尺测量出金属棒长度后，将其插入线胀系定仪的金属筒。仪的金属筒。2.将光杠杆放在仪器的平台上，后足尖放在金属将光杠杆放在仪器的平台上，后足尖放在金属 棒的顶端，保持光杠杆的镜面铅直。在光杠杆前棒的顶端，保持光杠杆的镜面铅直。在光杠杆前 处放置望远镜及直尺，同样保持直尺在铅处放置望远镜及直尺，同样保持直尺在铅直方向。调节望远镜的目镜，使标尺的像最清晰并且直方向。调节望远镜的目镜，使标尺的像最清晰并且与十字横线间无视差。与十字横线间无视差。3.读出望远镜叉丝横线或交点在直尺上的位置读出望远镜叉丝横线或交点在直尺上的位置a0。本讲
5、稿第八页，共十四页4.记下初温记下初温t0后，给仪器通电加热，随着金属筒内温度后，给仪器通电加热，随着金属筒内温度的升高，金属棒将迅速伸长，待温度计的读数稳定的升高，金属棒将迅速伸长，待温度计的读数稳定后，从望远镜中读出叉丝横线所对应的刻度值后，从望远镜中读出叉丝横线所对应的刻度值a1，并记下此刻的温度并记下此刻的温度t1。5.停止加热。测出直尺到光杠杆镜面的距离停止加热。测出直尺到光杠杆镜面的距离D。取下。取下光杠杆放在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用铅笔光杠杆放在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用铅笔通过前两足迹联成一直线，再由后足迹引到此直线通过前两足迹联成一直线，再由后足迹引到此直线的垂线，
6、用标尺测出垂线的距离的垂线，用标尺测出垂线的距离d。本讲稿第九页，共十四页1 1、实验开始前，一定要先测量室温下金属棒的原长、实验开始前，一定要先测量室温下金属棒的原长、实验开始前，一定要先测量室温下金属棒的原长、实验开始前，一定要先测量室温下金属棒的原长 和放入线膨胀仪后室温下标尺的读数，千万不可和放入线膨胀仪后室温下标尺的读数，千万不可和放入线膨胀仪后室温下标尺的读数，千万不可和放入线膨胀仪后室温下标尺的读数，千万不可 急于升温，否则将不易补测。急于升温，否则将不易补测。急于升温，否则将不易补测。急于升温，否则将不易补测。2 2、在测量过程中，要注意保持光杠杆及望远镜位置、在测量过程中，要
7、注意保持光杠杆及望远镜位置、在测量过程中，要注意保持光杠杆及望远镜位置、在测量过程中，要注意保持光杠杆及望远镜位置 的稳定。的稳定。的稳定。的稳定。3 3、测量光杠杆后足尖到二前足尖联线的垂直距离、测量光杠杆后足尖到二前足尖联线的垂直距离、测量光杠杆后足尖到二前足尖联线的垂直距离、测量光杠杆后足尖到二前足尖联线的垂直距离d d时，要时，要时，要时，要轻轻在纸上压一下，以免移位带来测量误差。轻轻在纸上压一下，以免移位带来测量误差。轻轻在纸上压一下，以免移位带来测量误差。轻轻在纸上压一下，以免移位带来测量误差。注意事注意事项项本讲稿第十页，共十四页GXZ-2a数显金属线涨系数测定仪使数显金属线涨系
8、数测定仪使用说明用说明1.加热时间由预置温度和初始温度决定加热时间由预置温度和初始温度决定初始温度越低，预置温度也越低，这样才能更好地初始温度越低，预置温度也越低，这样才能更好地控制温度上升幅度。控制温度上升幅度。如室温（初始温度如室温（初始温度250C)，预设温度，预设温度260C就可升到很高就可升到很高约约40多度。因为虽温度已达多度。因为虽温度已达26度时已停止加热，但加度时已停止加热，但加热器上的热量继续向样品加热，所以样品继续升温热器上的热量继续向样品加热，所以样品继续升温到加热器温度和样品温度一致，即达到热平衡，此到加热器温度和样品温度一致，即达到热平衡，此时温度相对稳定，之后温度
9、降低，所以只有到温度时温度相对稳定，之后温度降低，所以只有到温度达到最大值时读数才准确。达到最大值时读数才准确。本讲稿第十一页，共十四页2.温升速度调节温升速度调节粗略估计顺时针到底粗略估计顺时针到底13分钟，逆时针到底分钟，逆时针到底35分钟。分钟。GXZ-2a数显金属线涨系数测定仪使数显金属线涨系数测定仪使用说明用说明本讲稿第十二页，共十四页3.仪器使用仪器使用（1）仪器通电后，指示灯亮起。）仪器通电后，指示灯亮起。首先显示首先显示“2201”然后进入温度设定状态。然后进入温度设定状态。按压按压“功能键功能键”，即进入温度上限设定状态。显示，即进入温度上限设定状态。显示“H”，闪亮位为当前
10、修改位，可按闪亮位为当前修改位，可按“预置预置”键对该键对该位的数值进行修改。位的数值进行修改。修改完毕后，按修改完毕后，按“功能功能”键进行下一位值修改。键进行下一位值修改。“H”为上限指示，为上限指示，“L”为下限指示。为下限指示。建议建议“L”下限置数下限置数0000C或小于室温。或小于室温。GXZ-2a数显金属线涨系数测定仪使数显金属线涨系数测定仪使用说明用说明本讲稿第十三页，共十四页（2）当设定系统完毕后，按压工作键，工作指示灯亮，）当设定系统完毕后，按压工作键，工作指示灯亮，进入实测工作状态。进入实测工作状态。当温度达到预置温度时不再加热，但温度并不停止上当温度达到预置温度时不再加热，但温度并不停止上升，每隔几秒就变化一次，直到温度变化间隔升，每隔几秒就变化一次，直到温度变化间隔10秒以上要秒以上要特别注意，这是温度就可能到最高点（温度不变可达特别注意，这是温度就可能到最高点（温度不变可达30秒左秒左右），当温度达到最高时可认为到热平衡，读出标尺读数和最右），当温度达到最高时可认为到热平衡，读出标尺读数和最高温度。高温度。再次测量需要重新预置温度，当温度再次稳定时再读出标尺再次测量需要重新预置温度，当温度再次稳定时再读出标尺读书和温度。读书和温度。GXZ-2a数显金属线涨系数测定仪使用数显金属线涨系数测定仪使用说明说明本讲稿第十四页，共十四页