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大学物理仿真实验报告

固体线膨胀系数的测量

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固体线膨胀系数的测量

一、实验目的

1.通过实验环境模拟培养动手能力、学习实验能力、深化物理知识

2.利用仿真实验方法测定金属棒的线胀系数 二、实验原理 1．材料的热膨胀系数

线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L，由初温t1加热至末温t2，物体伸长了△L,则有

?L??L?t2?t1? （1）

（2）此式表明，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。一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。

2．线胀系数的测量

在式（1）中△L是个极小的量，这样微小的长度变化，普通米尺、游标卡尺的精度是不够的，可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。考虑到测量方便和测量精度，我们采用光杠杆法测量。光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和米尺组成的。光杠杆放大原理如下图所示：

当金属杆伸长△L时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b1、b2，这时有

（3）

带入（2）式得固体线膨胀系数为：

三、实验仪器

热膨胀系数测定仪(尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计等)

四、实验内容及步骤

1、在实验界面单击右键选择“开始实验” 2、调节平面镜至竖直状态

3、打开望远镜视野，并调节方位、聚焦、目镜使得标尺刻线清晰，且中央叉丝读数为0.0mm（抓图1）