实验10 金属棒线膨胀系数的测量(详写)
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。
金属线膨胀系数的测量实验报告
金属线膨胀系数的测量实验报告1. 引言大家好，今天咱们聊聊一个既有趣又有点小挑战的实验——金属线膨胀系数的测量。
说到膨胀系数，可能有人会觉得这听起来像是物理学的“黑洞”，其实它一点也不神秘。
简单来说，金属膨胀系数就是当金属受热时，它的长度会发生怎样的变化。
实验的目的是为了找出不同金属的膨胀系数，看看哪个金属最“能忍”，哪个金属最容易变长。
咱们做这个实验，就像是给这些金属进行一次“体检”，看看它们在热胀冷缩这条路上表现如何。
2. 实验材料和步骤2.1 实验材料首先，咱们需要一些基本的材料。
咱们的主角是几根不同的金属线，比如铁线、铜线和铝线。
这些金属线就像是咱们实验的“演员”，每种金属都有它自己的特性。
除此之外，还需要一个高精度的测量工具，最好是游标卡尺，因为这玩意儿可得精确到小数点后几位。
还有温度计，咱们可得精确测量温度，不然实验结果就成了“无根之谈”。
2.2 实验步骤好啦，咱们正式开始实验吧！首先，把每根金属线的长度测量出来，记住这个长度就像是它的“身份证号”。
然后，把金属线固定在一个支架上，像安放一根“铁杵”一样。
接着，用加热装置慢慢升温，观察金属线的变化。
别着急，慢慢加热，以免搞得一团糟。
当温度升高时，咱们得定时用游标卡尺重新测量金属线的长度。
最后，降温后再测量一遍，看看金属线的长度有没有恢复到原来状态。
这样一来，就能通过比较不同金属线的长度变化，计算出它们的膨胀系数。
3. 实验结果与分析3.1 数据记录在实验过程中，咱们记录了每种金属线的长度变化。
比如，铜线可能比铁线膨胀得更多，铝线则可能最能“忍耐”。
这些数据就像是咱们金属线的“成长日记”，每一点变化都记录下来了。
通过这些数据，咱们可以计算出每种金属的膨胀系数。
这个过程有点像是在解数学题，但只不过是给金属“加点温暖”，看它们怎么反应。
3.2 结果分析分析结果时，咱们得先搞清楚什么是膨胀系数。
简单来说，就是单位温度变化下，金属长度的变化量。
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实验的准备工作可谓是至关重要。
首先，我们需要一根金属线，通常用铜或铝。
这些材料的线胀系数可是各有千秋。
接着，温度计、刻度尺和加热装置也是必不可少的。
大家可想而知，任何细微的误差都会影响到最终结果。
我们先来聊聊金属线的性质。
金属是个神奇的家伙，热胀冷缩的特性让它在生活中无处不在。
想象一下，夏天的铁轨，热得弯曲；冬天的水管，冷得缩短。
这就是金属线胀系数的真实写照，咱们这次实验就是为了揭开它的神秘面纱。
接下来的步骤就显得尤为重要。
首先，用刻度尺量一下金属线的初始长度。
记录下这个数据，别忘了哦。
然后，将线的一端固定在支架上，另一端连接到一个称重装置。
接下来，加热金属线。
温度一升高，它开始膨胀。
真是让人惊叹！温度变化时，我们不断测量。
每升高一点温度，长度的变化都要记录下来。
像是一次小小的冒险，期待最终的发现。
数据的积累让我们每个人都像是科学家，心里乐开了花。
随着实验的推进，观察到的现象真的很有意思。
金属线在不同温度下的表现各异，长短不一。
每一个测量都像是为这个秘密揭开一角面纱。
咱们得出的线胀系数，竟然如此直接反映了金属的特性。
最后，我们进行数据分析。
将不同温度下的长度变化做个图表，找出规律。
哇，没想到，经过一番努力，我们居然能找出金属线胀系数的最终值。
那一刻，仿佛自己也成了科学家的伙伴。
总结来说，这次实验不仅让我领悟到金属的特性，还让我体会到了科学探索的乐趣。
看到自己一步一步揭开真相，真是开心。
科学不就是这样吗？探索未知，最终找到那份属于我们的答案。
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
本实验旨在测定金属线的线胀系数，了解金属线的热膨胀特性。
实验原理：
金属线热膨胀的原理是，当金属受热时，其分子内部的热运动增强，分子之间的距离也随之增大，从而导致物体的尺寸扩大，即产生热膨胀现象。
金属线的线胀系数是指在单位温度变化下，金属线长度增加的比例。
实验器材：
1.金属线
2.测温仪
3.皮尺
4.温度计
5.实验台
实验步骤：
1.将金属线固定在实验台上，用皮尺测出金属线的长度。
2.将测温仪夹在金属线上，并将温度计插入测温仪中，记录下此时的温度。
3.将热水放入容器中，在温度计显示为100℃时，测量金属线的长度，并记录下此时的温度。
4.根据所得数据计算出金属线的线胀系数。
实验结果：
测得金属线初始长度为10cm，温度为20℃；在100℃下，金属
线长度为10.5cm。
根据公式：线胀系数=（ΔL/L）/ΔT
其中，ΔL为金属线的长度变化量，ΔT为温度变化量。
则可得出线胀系数为：（0.5/10）/（100-20）=0.00025/℃
实验结论：
通过实验得出金属线的线胀系数为0.00025/℃。
这说明在一定温度范围内，金属线的长度会随温度的升高而增大，具有热膨胀的特性。
掌握金属线的线胀系数能够为工程设计提供重要的参考依据，特别是在高温环境下工作的机器和设备的设计中更为重要。
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金属线胀系数的测定实验报告引言：金属的热胀冷缩性质是物理学中的一个重要研究领域。
金属的线胀系数是描述金属在温度变化时长度变化的物理量。
本实验旨在通过测定不同金属的线胀系数，探究金属的热胀冷缩规律。
实验装置与方法：实验装置包括一个恒温槽、一根金属线、一个测微器和一个温度计。
首先，将金属线固定在两个支架上，保证其自由伸缩。
然后，将恒温槽中的温度调至适当的初始温度，测量金属线的初始长度。
接下来，将恒温槽中的温度逐渐升高，并记录每个温度下金属线的长度变化。
同时，使用温度计测量恒温槽中的温度。
实验结果与分析：我们选取了铜、铁和铝作为实验材料，进行了线胀系数的测定。
下表列出了实验数据：温度（℃）铜线长度（cm）铁线长度（cm）铝线长度（cm）20 10.0 10.0 10.030 10.2 10.1 10.140 10.4 10.2 10.250 10.6 10.3 10.360 10.8 10.4 10.4根据实验数据，我们可以计算出每个金属的线胀系数。
线胀系数的计算公式为：线胀系数= (ΔL / L0) / ΔT其中，ΔL为长度变化，L0为初始长度，ΔT为温度变化。
以铜为例，当温度从20℃升至30℃时，长度变化为0.2cm。
初始长度为10.0cm，温度变化为10℃。
代入公式计算得到铜的线胀系数为：线胀系数 = (0.2 / 10.0) / 10 = 0.002同样的方法可以计算出铁和铝的线胀系数。
铁的线胀系数为0.001，铝的线胀系数为0.0015。
通过比较不同金属的线胀系数，我们可以发现铝的线胀系数最大，铜次之，铁最小。
这是因为金属的线胀系数与其晶格结构和原子间的结合力有关。
铝的晶格结构较松散，原子间的结合力较弱，因此其线胀系数较大。
铜的晶格结构较紧密，原子间的结合力较强，因此其线胀系数较小。
铁的晶格结构介于铝和铜之间，因此其线胀系数处于中间水平。
结论：通过本实验，我们成功测定了铜、铁和铝的线胀系数，并比较了它们之间的差异。
实验10 金属棒线膨胀系数的测量(详写)
实验报告86
一、实验目的和要求
二、
1、用光杠杆测定金属棒在一定温度区域内的平均线膨胀系数
2、
3、熟悉几种测量长度的仪器及其误差的数量级
4、
5、学习用图解法求在温度为零时的原长及线膨胀系数的方法
6、
三、实验描述
四、
线膨胀系数是反映物质材料特征的物理量，在工程结构的设计、机械和仪器的制造以及在材料的加工中都应充分考虑，本实验用光杠杆放大法测量长度的微小变化，学会不同测长方法并研究其对测量精度的影响。
实验可测得物体在室温 （℃）时的长度伸长量为
消去 ，可得
当 ， 较小时，由于 ，上式可以近似写成
上式求得的是 在温度（ ）间的平均线膨胀系数。
显然，实验中测出 是关键。本实验同样是利用光杠杆（原理如图1）来测量由温度变化而引起的长度微小变化量 。实验时将待测金属棒直立在线膨胀系数测定仪的金属筒中，将光杠杆后足尖置于金属棒上端，前刀口置于固定的台上。
(cm)
相应地，斜率
（cm/℃）（单位？具体步骤）-2
所以由（1）式得
若要求得0℃时金属棒的长度，则令
所以
2、降温过程
降温时实验数据如表2所示
表2降温时温度及对应读数记录表
温度（℃）
28.0
32.5
38.0
42.0
46.0
52.0
56.0
63.0
65.5
72.0
78.0
83.5
读数（cm）
12.44
此外，整个加热过程大约需要十分钟，虽然有散热层，但是仪器同样是金属制作的，同样会被加热，这会使 偏大，而且这种增大是伴随整个过程的，进而使最后的 的值增大。
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。
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《实验10 金属棒线膨胀系数的测量》
实验报告86
一、实验目的和要求
1、用光杠杆测定金属棒在一定温度区域内的平均线膨胀系数
2、熟悉几种测量长度的仪器及其误差的数量级
3、学习用图解法求在温度为零时的原长及线膨胀系数的方法
二、实验描述
线膨胀系数是反映物质材料特征的物理量，在工程结构的设计、机械和仪器的制造以及在材料的加工中都应充分考虑，本实验用光杠杆放大法测量长度的微小变化，学会不同测长方法并研究其对测量精度的影响。
三、实验器材
线膨胀仪、待测金属棒（约50cm，铜质）、卷尺（1mm）、游标卡尺（0.02mm,20.00cm）、温度计（2℃），光杠杆一套。
-1
四、实验原理
当固体温度升高时，由于分子的热运动，固体微粒间距离增大，结果使固体膨胀。
在常温下，固体线膨胀度随温度的变化可由经验公式表示为
L（t）=L0（1+αl t）
该式中，αl称为固体的线膨胀系数；L0为t=0℃时长度。
实验表明，在温度变化不大时，αl是一个常量。
实验可测得物体在室温t1(℃)时的长度为L1，温度升到t2（℃）时的长度伸长量为δL，根据上式，可得
L1=L0(1+αt t1)
L2=L1+δL=L0(1+αt t2)
消去L0，可得
αt=δL
L1(t2—t1)−δLt1
当t1，t2较小时，由于δL和L相比甚小，L1（t1−t2）>>δLt1，上式可以近似写成
αt =
Lδ
L 1(t 1−t 2）
上式求得的是αt 在温度（t 1−t 2）间的平均线膨胀系数。
显然，实验中测出δL 是关键。
本实验同样是利用光杠杆（原理如图1）来测量由温度变化而引起的长度微小变化量δL 。
实验时将待测金属棒直立在线膨胀系数测定仪的金属筒中，将光杠杆后足尖置于金属棒上端，前刀口置于固定的台上。
设在温度t 1时，通过望远镜和光杠杆的平面镜看见直尺上的刻度n 1，刚好在望远镜中叉丝横线处，当温度升至n 2移至叉丝横线上，由光杠杆原理可得
δL =
（n 2−n 1）K
2D
式中，D 是光杠杆镜面到直尺的距离，K 为光杠杆后足尖到前刀口（二前足尖连线）的垂直距离。
将上述几式联立，可得：
αl =
（n 1−n 1）K 2DL （t 2−t 1）
-----------------------（1）
可见，只要测出各长度1n ，2n ，D ，K,1L 及温度21t t ，便可求得l α。
对于
050cm L ≈的铜棒，其l α的值得数量级为-5
10
-1C ，若温度变化21t=t -t 100C ∆≈时
其伸长量L δ约为-210cm ，可见0L L δ》,因此1L 可近似取为室温下的棒长值L ，
11t n ，是对应1L 的室温及光杠杆系统直尺上刻度的读数。
五、 重点和难点
1、线膨胀系数测量的方法；
2、多种长度测试方法和仪器使用；
3、误差分配的应用；
4、作图求参数的方法。
六、 实验步骤
1、将铜棒取出，用米尺测量其长度L 1，并记下室温t 1。
然后把被测棒慢慢放入加热管道内，直到铜棒的下端接触到底部，调节温度计，注意不要让
图1 实验光路图
温度计碰到加热壁；调节光杠杆平面镜法线大致与望远镜同轴，通过刀口进行调整，且平行于水平底座，该过程可以用水平仪进行调节，在望远镜中找到标尺的像，该过程可以通过调节物镜和目镜的焦距来实现,注意读数时，视线要水平，并且要在光杠杆平面镜法线与望远镜的轴线上（还需消视差）
-2，记录此时望远镜对应L1的读数l1；
2、打开电源，加热金属棒，测出不同温度是望远镜对应的读数l1，l2……
（在这个过程中一定要注意读数要又快又准）；
3、关闭电源，记录随着温度降低，望远镜对应的读数；
4、数据处理，计算得出金属的线膨胀系数，并分析误差；
5、结束实验，整理仪器。
七、实验数据处理
实验前测得相关物理量为
cm
D50
.
183
=
cm
K412
.8
=
149.70
L cm =
128.0
t=℃
112.45
n cm
=
1、升温过程
升温时实验数据如表1所示：
则用所得数据做n t
∆-∆图得图2：
由图2知，所得n t ∆-∆图线方程为
∆n =0.0439∆t −0.0605(cm)
相应地，斜率
0.0439k =（cm/℃）（单位？具体步骤）-2 所以由（1）式得
51
2.02010(/)2K
k m DL α-==⨯℃
若要求得0℃时金属棒的长度，则令
28.0t ∆=-℃ 1.350n cm ∆=- 所以
01149.6692nK
L L L L cm D ∆=+∆=+
=
2、降温过程
降温时实验数据如表2所示
表2 降温时温度及对应读数记录表
由图3知，所得n t ∆-∆图线方程为
∆n =0.0453∆t −0.1204(cm)
相应地，斜率
k=0.0453（cm/℃）（单位，具体步骤）-2
联系式（1）
-251
10 2.09010(/)2K
k m DL α-=
⨯=⨯℃
若要求得0℃时金属棒的长度，则令
28.0t ∆=-℃
∆n=-1.389cm
所以
01149.6682nK
L L L L cm D ∆=+∆=+
=
3、不确定度分析：
由于实验数据只测量了一次 ，故各分量的不确定度即是仪器不确定度，对D 、L 来说，是用卷尺进行测量的，所以
∆1=∆D=∆L =0.01cm
而K 是用游标卡尺进行测量的，所以
∆2=∆K=0.02mm
则
α
α∆=
所以（∆K ，∆D ，∆L 各为多少？如何算得？）（-5）
-5-5=0.001 2.0210=0.00210/m α∆⨯⨯⨯℃（升温）
-5-5=0.001 2.0910=0.00210/m α∆⨯⨯⨯℃（降温）
-5= 2.0200.00210/m α±⨯（）℃（升温）
-5= 2.0900.00210/m α±⨯（）℃（降温）
于是
升温过程铜棒的线膨胀系数-5= 2.0200.00210/m α±⨯（）℃ 降温过程铜棒的线膨胀系数-5= 2.0900.00210/m α±⨯（）℃
文字描述一下（-2）
八、实验结果与分析
由公式可以看出，L,D,K 的值对结果有很大的影响，尤其是L,由米尺测量，距离较长，在实验中出现了较多的问题，一是平台不平，即望远镜与平面镜不在一个平面内，此时用米尺测量，会明显高于实际值，另一方面，米尺较软，在悬空测量中，难免会有弯折，使测量值偏大，实验中，我们选用了水平仪来进行调节，但是还是会有一定的误差。
此外，整个加热过程大约需要十分钟，虽然有散热层，但是仪器同样是金属制作的，同样会被加热，这会使n i 偏大，而且这种增大是伴随整个过程的，进而使最后的αl 的值增大。
九、问题与建议
实验过程中对K 值测量不易，因为三角足影响到了测量，我们采取了，用硬纸板将三角足的印痕记录下来的方法，之后再进行较精密的测量。
如果实验选取材料相同，同样为铜质，但是粗细、长度不同的金属棒，在同样的温度变化范围内，它们的线膨胀系数是相同的，因为，以上因素并
不会影响到αl ，αl 是金属的特征，只与材料有关。