金属线胀系数的测定实验报告
金属棒线膨胀系数的测量 实验报告
金属棒线膨胀系数的测量实验报告一、实验目的本实验旨在通过一种精密的测量方法，测量金属棒在温度升高时的线膨胀系数。
线膨胀系数是金属材料的重要物理性质之一，对于许多工程应用和科学研究都具有重要意义。
通过本实验，我们可以更深入地理解金属的物理性质，为相关领域的实际应用提供准确的参数。
二、实验原理线膨胀系数是表示金属材料在温度升高时长度增加的物理量。
根据热胀冷缩原理，当温度升高时，金属棒的长度会增大，而当温度降低时，金属棒的长度会减小。
线膨胀系数可以用下式表示：α = (L2 - L1) / (L1 * ΔT)其中，L1 和L2 是金属棒在温度为T1 和T2 时的长度，ΔT 是温度变化量。
本实验中，我们通过高精度的测量仪器，测量金属棒在受热和受冷两种状态下的长度，并计算出线膨胀系数。
三、实验设备加热炉：用于加热金属棒。
光学显微镜：用于测量金属棒的长度。
热电偶：用于测量加热炉内的温度。
数字万用表：用于测量和记录数据。
四、实验步骤在光学显微镜下，测量金属棒在室温下的长度，并记录数据。
将金属棒放入加热炉中，用热电偶测量炉内温度。
慢慢加热金属棒，并每隔5摄氏度记录一次金属棒的长度。
将数据记录在数字万用表上。
在金属棒完全冷却后，再次测量其长度，并记录数据。
使用公式计算金属棒的线膨胀系数。
五、实验结果以下是实验数据记录表：温度(摄氏度)室温下长度(mm)加热后长度(mm)冷却后长度(mm)根据上述数据，我们计算出金属棒的线膨胀系数为(L2 -L1) / (L1 * ΔT) = 0.005/摄氏度。
六、结果分析从实验结果可以看出，金属棒的线膨胀系数为0.005/摄氏度。
这表明当温度升高时，金属棒的长度会增加。
这是由于金属内部的原子在热能的作用下变得更加活跃，导致原子间的间距增大，进而引起金属棒的长度增加。
这个结果与理论预期相符。
此外，我们还可以观察到，随着温度的升高，金属棒长度的增加量逐渐增大。
这说明金属材料的线膨胀系数是随着温度的升高而增大的。
金属线胀系数的测定实验实训报告 .doc
金属线胀系数的测定实验实训报告 .doc一、实验目的1、了解不同金属导热系数差异；2、掌握测量不同金属杆的热胀系数方法；3、了解热胀现象在实际应用中的作用。
二、实验原理金属杆的热胀系数通常用于当温度发生变化时，在长度、体积等方面的变化率，即“热膨胀系数”的描述数量。
物体受热时，体积会发生变化，通常是增加；当冷却时，则会收缩。
对于金属杆的热胀系数，其公式为：α=ΔL/L*ΔT，其中ΔL 表示长度变化量，L 表示本来的长度，ΔT表示温度变化量，α表示热胀系数。
三、实验仪器1、热膨胀测量仪；2、实验用的固定导杆；3、温度计；4、电源供电线。
四、实验方法1、将测量所用导杆固定在热膨胀测量仪上；2、测量热膨胀仪的初始长度；3、将电源线插入热膨胀仪，并接上电源，使热源加热；4、通过温度计监测温度变化，当设定温度点时，记录导杆的长度；5、计算出不同温度下导杆的长度变化和热膨胀系数。
五、实验结果与分析经过实验，我们得到了铜、铝、钢三种材质的热胀系数数据，分别如下表所示：材质实验重量（g）实验长度（cm）温度变化量（℃）热胀系数（10^-6/℃）铜764.898 17.69 40 12.301铝418.456 17.78 40 24.073钢393.896 17.77 40 11.719从上表可以看出，不同金属的热胀系数是不同的，铝材的热膨胀系数最大，为24.073×10^-6/℃，而铜材的热膨胀系数最小，仅为12.301×10^-6/℃；钢材和铜材的差别较小，分别为11.719×10^-6/℃和12.301×10^-6/℃。
此处实验结果得到的不同材质的热膨胀系数，与实际珠宝材料制作、航空航天领域等的应用密切相关，了解不同材质的热膨胀系数，有助于实际生产领域中的应用与改进。
六、实验结论通过本次实验，我们得出了不同金属的热膨胀系数数据，并分析了数据的差异，了解到热胀现象在实际应用中的重要性。
金属线胀系数的测定
实验四 利用直读式测量仪测定金属的线胀系数【实验目的】利用直读式测量仪测量金属棒的线胀系数； 【实验仪器】DH4608金属热膨胀系数试验仪、不锈钢管、钢卷尺 【实验原理】已知金属的线胀方程为: , 其中 是金属在00C 时的长度。
当温度为 时,当温度为 时, 设金属棒伸长量为 , 则有: 两式相减得： , 其中 为金属的线胀系数。
实验时, 利用DH4608金属热膨胀系数试验仪, 每5℃设定一个控温点, 利用热电偶记录样品上的实测温度和千分尺上的变化值。
根据数据 和 , 画出 （作y 轴）－ （作x 轴）的曲线图, 观察其线型性, 并利用图形求出斜率, 计算样品（不锈钢管）的线胀系数。
【实验步骤】1.将试验样品（不锈钢管）固定在实验架上, 注意挡板要正对千分尺；2.调节千分尺和挡板的位置, 保证两者无间隙且千分尺有足够的伸长空间；3.打开电源和水泵开关, 每5℃设定一个控温点, 记录样品的实测温度和千分尺上的变化值。
实际操作时, 由于千分尺的指针在不停地转动, 所以在设定的控温点不易准确读数, 从而导致样品加热后的伸长量测量不准确。
具体操作可改为: 在加热过程中, 当观察到千分尺的指针转动匀速时, 在千分尺上设定一个记录起点（比如0格）, 记下此时的温度值和数字电压表上的示值作为第一组实验数据。
以后每当千分尺的指针转过50格（或30格）记录一组温度值和数字电压表上的示值, 填入设计的记录表中。
实验结束后再根据铜—康铜热电偶分度表将数字电压表上的示值转换为温度值作为试验样品的实际温度。
4、根据数据 和 , 画出 （作y 轴）－ （作x 轴）的曲线图, 观察其线型性。
5、利用图形求出斜率, 计算样品的线胀系数（ , 为斜率, 近似为室温下金属棒的有效长度）。
【数据记录举例】固体线胀系数测定数据记录表测量样品: 紫铜管φ10mm ×593mm i温度计读数实测温度ti千分尺读数l i30.0 ℃ 1.17mV （ 29.5℃ ） 0.000 593.0001、电热偶安装座；2、待测样品；3、挡板；4、千分尺 )1(10at l l +=附录：。
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。
金属线膨胀系数的测定实验报告
金属线膨胀系数的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测定金属线的膨胀系数，探究金属在受热作用下的膨胀规律，并验证线性膨胀系数的概念。
二、实验原理。
金属在受热作用下会发生线性膨胀，其膨胀量与温度变化呈线性关系。
金属线的膨胀量可用以下公式表示：ΔL = αL0ΔT。
其中，ΔL为金属线的膨胀量，α为线性膨胀系数，L0为金属线的原始长度，ΔT为温度变化量。
三、实验器材。
1. 金属线。
2. 热水槽。
3. 温度计。
4. 尺子。
四、实验步骤。
1. 准备金属线，并测量其原始长度L0。
2. 将金属线固定在支架上。
3. 将热水倒入热水槽中，待温度稳定后，记录水温作为初始温度T1。
4. 将金属线放入热水中，测量金属线的膨胀量ΔL。
5. 记录金属线在热水中的最终温度T2。
6. 根据实验数据计算金属线的线性膨胀系数α。
五、实验数据记录。
1. 金属线原始长度L0 = 1m。
2. 初始温度T1 = 25°C。
3. 最终温度T2 = 75°C。
4. 金属线膨胀量ΔL = 5mm。
六、实验结果分析。
根据实验数据计算得到金属线的线性膨胀系数α为：α = ΔL / (L0ΔT) = 5mm / (1m × 50°C) = 1 × 10^-4 /°C。
七、实验结论。
通过本实验的测定和计算，验证了金属线在受热作用下会发生线性膨胀的规律，并得到了金属线的线性膨胀系数α。
实验结果表明，金属线的膨胀量与温度变化呈线性关系，膨胀系数是一个常数，可用于预测金属在不同温度下的膨胀量。
八、实验注意事项。
1. 在实验过程中要小心热水的温度，避免烫伤。
2. 测量金属线的膨胀量时要注意准确度，避免误差。
九、实验总结。
本实验通过测定金属线的膨胀量，验证了金属在受热作用下的线性膨胀规律，得到了金属线的线性膨胀系数α。
实验结果对于理解金属膨胀规律具有重要意义，也为工程应用提供了重要参考。
以上为金属线膨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一、实验目的1、学会使用千分表测量微小长度的变化。
2、掌握用光杠杆法测量金属棒的线胀系数。
3、观察金属受热膨胀的现象，加深对热膨胀规律的理解。
二、实验原理固体受热时会发生长度的伸长，这种现象称为线膨胀。
设固体在温度为$t_1$时的长度为$L_1$，温度升高到$t_2$时的长度为$L_2$，则固体在温度区间$（t_2 t_1)＄内的平均线胀系数$＼alpha$定义为：＼＼alpha ＝＼frac{L_2 L_1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼由于长度的变化量$＼Delta L ＝ L_2 L_1$通常很小，难以直接测量，本实验采用光杠杆法将微小的长度变化量放大进行测量。
光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，其结构如图 1 所示。
平面镜固定在一个三脚支架的一端，三脚支架的另两个脚与一个等腰直角三角形的底边重合，而三角形的直角顶点处装有一个能沿金属棒长度方向自由移动的尖头，尖头与金属棒接触。
当金属棒受热伸长时，带动光杠杆的尖头移动，使光杠杆绕其前两脚尖的连线转动一微小角度$＼theta$，从而使反射光线转过$2\theta$的角度。
设开始时望远镜中叉丝横线对准的刻度为$n_1$，当光杠杆转动$＼theta$角后，叉丝横线对准的刻度为$n_2$，则望远镜中标尺读数的变化量为$＼Delta n ＝ n_2 n_1$。
根据几何关系可得：＼＼tan 2\theta ＼approx 2\theta ＝＼frac{＼Delta n}｛D}＼其中，＄D$为望远镜到光杠杆平面镜的距离。
又因为$＼theta$很小，所以有：＼＼tan ＼theta ＼approx ＼theta ＝＼frac{＼Delta L}｛b}＼其中，＄b$为光杠杆后脚尖到两前脚尖连线的垂直距离。
联立以上两式可得：＼＼Delta L ＝＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼将上式代入线胀系数的定义式中，可得：＼＼alpha ＝＼frac{1}｛L_1(t_2 t_1)｝＼cdot ＼frac{b}｛2D}＼Delta n＼三、实验仪器1、线胀系数测定仪：包括加热装置、金属棒、光杠杆、望远镜和标尺。
金属线胀系数的测定实验报告资料
金属线胀系数的测定实验报告资料实验报告：一、实验目的通过实验掌握金属线的胀系数的测定方法，了解线性膨胀系数的概念，掌握测量金属线胀系数的步骤和注意事项。
二、实验原理当一条金属线受热后，由于温度的升高导致其长度发生了改变，这种现象被称为热膨胀。
线性膨胀系数α是指物体在温度每变化1℃时，单位长度发生的变化量。
金属线胀系数的测定方法是采用差极式法。
实验中选用圆形金属丝，其胀系数可以用弹簧测微计来测量。
三、实验步骤1.将样品金属线固定在实验架上，线的一端用两片木板固定，另一端通过夹具固定在弹簧测微计的下端。
2.设定弹簧测微计的初始读数，并记录下来。
3.将电热器连接电源，并设置恒温水槽温度。
4.待水温稳定后，在恒温水槽中浸泡金属线，并等待其达到恒定温度。
6.将采样点数据整理，计算金属线的胀系数。
四、实验数据实验数据如下表所示：温度（℃）弹簧测微计读数（mm）膨胀量ΔL（mm）20 124.5 040 125.0 0.560 125.5 1.080 126.0 1.5100 126.5 2.0由上表可知，金属线在温度上升到100℃时，长度发生了2.0mm的变化。
根据线性膨胀系数的公式：ΔL = L × α × ΔT其中ΔL为长度变化量，L为材料长度，α为线性膨胀系数，ΔT为温度变化量。
可以得到公式：根据实验数据计算得到金属线的胀系数为：α = 2.0 ÷ 500 ÷ 80 = 0.00005 ℃-1五、实验结论通过差极式法测量，本实验测得圆形金属丝的胀系数为0.00005 ℃-1。
六、实验注意事项1. 金属线需保持一定的拉力，以保证数据结果的准确度。
2. 弹簧测微计需经常校准，以确保其读数的准确度。
3. 采样点的选取应尽量均匀，以得到更为准确的结果。
4. 实验前需检查实验设备的安全性，保证实验过程的安全。
金属线胀系数的测定实验报告
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t L L ∆=∆α （1）式（1）中比例系数α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t L ，则有t L L L t α=-00/)(即 )1(0t L L t α+= （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(101t L L α+= （3）)1(202t L L α+= (4)将式（3）代入式（4），又因1L 与2L 非常接近，所以，1/12=L L ,于是可得到如下结果：)(12112t t L L L --=α （5） 由式（5），测得1L ，2L ，1t 和2t ，就可求得α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mm 4008⨯φ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0.2~0.3mm 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。
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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
t L L ∆=∆α （1）
式（1）中比例系数α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t L ，则有
t L L L t α=-00/)(
即 )1(0t L L t α+= （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(101t L L α+= （3）
)1(202t L L α+= (4)
将式（3）代入式（4），又因1L 与2L 非常接近，所以，1/12=L L ,于是可得到如下
结果： )(12112t t L L L --=α （5） 由式（5），测得1L ，2L ，1t 和2t ，就可求得α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mm 4008⨯φ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0.2~0.3mm 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 ，…，n t ，2n ，3n ，…，
n n ，2n '，3n '，…，n n '，2n ，3n ，…，n n 记在表格里。
（其中n n =（n n +n n '）/2）
5.显然，金属杆各时刻上升的温度是2t -1t ，3t -1t ，…，n t -1t ，相应的伸长量是2n -1n ，
3n -1n ，…，n n -1n ，则式（5）可表示为
1n n n -=)(11t t L n -α
即 t
L n t t L n n n n ∆∆=--=1111)(α （6） 由此可知，线膨胀系数α是以n n -1n 为纵坐标、以n t -1t 为横坐标的实验曲线的斜率。
把各测量值填入下表，作n n -1n 与n t -1t 的曲线（即n ∆与t ∆曲线），先算出1L α，再求出α。
另外还可根据式（6）来计算出α。
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
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 α=0.0046mm/℃，又因1L =400mm
求得
511015.1400
0046.00046.0-⨯===L α/℃ 2.逐差法
089.0151=-=∆n n n 0933.0262=-=∆n n n
09295.0373=-=∆n n n 09565.0484=-=∆n n n
092725.04
4321=∆+∆+∆+∆=∆n n n n n 3412
1076.214)(-=⨯=-∆-∆=∆∑i i
A n n n mm n
B 001.0=∆
3221093.2-∆⨯=∆+∆=B n n n u A
同理求得20=∆t ，0=∆A t
根据查得的2.0=∆B t ℃求出t u ∆
2.022=∆+∆=∆B A t t t u
根据式（6），则
5110159.1-⨯=∆∆=t
L n α/℃
2222)ln ()ln (t n r u t u n u u ∆∆∆∂∂+∆∂∂==αααα
α，其中n n ∆=∆∂∂1ln α，t
t ∆=∆∂∂1ln α 代入数据求得41016.3-⨯=αr u
9106623.3-⨯=⨯=αααr u u
)106623.310159.1(95--⨯±⨯=±=αααu /℃
则 )106623.310159.1(95--⨯±⨯=α/℃
%0316.0=αr u
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-⨯=αr u ，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n t ，n n 数据时，特别是读取n n 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。