金属线膨胀系数测量实验报告
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。
测量金属线胀系数实验报告
测量金属线胀系数实验报告一、实验目的1、学会使用千分表测量微小长度的变化。
2、掌握测量金属线胀系数的原理和方法。
3、进一步熟悉物理实验中的数据处理和误差分析。
二、实验原理固体受热时会发生膨胀，其长度的增加量与温度的升高量成正比。
对于金属材料，其线胀系数通常在一定的温度范围内是一个常数。
设某一固体在温度为＄t_0$ 时的长度为＄L_0$，当温度升高到＄t$ 时，其长度变为＄L$，则长度的增加量＄＼Delta L ＝ L L_0$。
实验表明，在温度变化不大的范围内，固体的伸长量＄＼Delta L$ 与温度的升高量＄＼Delta t ＝ t t_0$ 成正比，即：＄＼Delta L ＝＼alpha L_0 ＼Delta t$其中，＄＼alpha$ 为固体的线胀系数。
将上式变形可得：＄＼alpha ＝＼frac{＼Delta L}｛L_0 ＼Delta t}＄在实验中，我们通过测量温度升高前后金属杆的长度变化以及相应的温度变化，就可以计算出金属的线胀系数。
三、实验仪器1、线胀系数测定仪由加热装置、金属杆、千分表等组成。
加热装置用于升高金属杆的温度，金属杆为实验的研究对象，千分表用于测量金属杆的长度变化。
2、温度计测量金属杆的温度。
3、游标卡尺测量金属杆的初始长度。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属杆的初始长度＄L_0$，在不同位置测量多次，取平均值以减小误差。
2、将金属杆安装在线胀系数测定仪上，调整千分表的位置，使其测量触头与金属杆接触良好，并记下千分表的初始读数。
3、接通加热装置的电源，缓慢升高金属杆的温度，每隔一定的温度间隔（如 10℃），记录一次千分表的读数和温度计的示数。
4、当温度升高到一定值后（如 80℃），停止加热，继续记录千分表和温度计的读数，直至温度稳定。
5、关闭电源，让金属杆自然冷却，再次记录千分表和温度计的读数。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录｜温度（℃）｜千分表读数（mm）｜｜｜｜｜ 20 ｜ 0125 ｜｜ 30 ｜ 0150 ｜｜ 40 ｜ 0175 ｜｜ 50 ｜ 0200 ｜｜ 60 ｜ 0225 ｜｜ 70 ｜ 0250 ｜｜ 80 ｜ 0275 ｜2、数据处理计算金属杆在不同温度下的伸长量＄＼Delta L$：＄＼Delta L ＝ L L_0$，其中＄L$ 为对应温度下千分表的读数。
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
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。
物理金属线膨胀系数测量实验报告
实验 （七） 项目名称：金属线膨胀系数测量实验一、实验目的1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。
2、学会使用千分表。
二、实验原理材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。
线胀系数是选用材料的一项重要指标。
特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。
固体受热后其长度的增加称为线膨胀。
经验表明，在一定的温度范围内，原长为的物L 体，受热后其伸长量与其温L ∆度的增加量t ∆近似成正比，与原长亦成L 正比，即： t L L ∆∙∙α=∆ （1） 式中的比例系数称为固α体的线膨胀系数（简称线胀系数）。
大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，殷钢、熔融石英的线胀系数很小。
殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。
几种材料的线胀系数组织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。
另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关，某些材料掺杂后，线膨胀系数变化很大。
因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。
但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。
为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。
由（1）式可知，测量出时杆长L 、受热后温度从升高到时1t 2t 的伸长量和L ∆受热前后的温度升高量t ∆(12t t t -=∆)，则该材料在) , (21t t 温度区域的线胀系数为：)t L (L∆∙∆=α（2）其物理意义是固体材料在温度区域)t , t (21内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为10)C (-。
测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量L ∆。
我们先粗估算一下的大L ∆小，若mm 250L =,温度变化C 100t t 012≈-，金属的数量α级为105)C (10--⨯，则估算出mm 25.0t L L ≈∆∙∙α=∆。
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梧州学院学生实验报告
成绩： 指导教师： 专业：
班别： 实验时间： 实验人：
学号：
同组实验人：
实验名称：金属线膨胀系数测量 实验目的：1、学习测量金属线膨胀系数的一种方法。
2、学会使用千分表。
实验仪器:
型号规格
单位 数量
备注
FB7 1 2型金属线膨
胀系数测定仪 台 1
被测件测试架
台 1
千分表 只 1
传感器连接线
根 2
L=80c m 红黑各一根
小漏斗 只 1
电源线
根 1
实验讲义(说明书)]
本
1
注意事项：1、做实验前必须精读FB712型金属线膨胀系数测定仪的使用说明书，正规操作 2 、注意千分表的使
用规范。
FB712型金属线膨胀系数测量仪实验装置示意图
【实验原理】
材料的线膨胀是材料受热膨胀时，在一维方向的伸长。
线胀系数是选用材料的一项重要指标。
特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数做测定。
固体受热后其长度的增加称为线膨胀。
经验表明，在一定的温度范围内，原长为 L 的物体,
受热后其伸长量厶L 与其温度的增加量△ t 近似成正比，与原长L 亦成正比，即：
△ L=a • L •△ t (1)
式中的比例系数a 称为固体的线膨胀系数（简称线胀系数）。
大量实验表明，不同材料的线胀系数 不同，塑料的
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线胀系数最大，金属次之，殷钢、熔融石英的线胀系数很小。
殷钢和石英的这一特性在精密测量仪器中有较多的应用。
几种材料的线胀系数
实验还发现，同一材料在不同温度区域，其线胀系数不一定相同，某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，同时会出现线胀量的突变。
另外还发现线膨胀系数与材料纯度有关，某些材料掺杂后，线膨胀系数变化很大。
因此测定线胀系数也是了解材料特性的一种手段。
但是，在温度变化不大的范围内，线胀系数仍可认为是一常量。
为测量线胀系数，我们将材料做成条状或杆状。
由（1）式可知，测量初始杆长L、受热后温度从t1升高到t2时的伸长量△ t和受热前后的温度升高量△ t （△ t =t2 -11），则该材料在（t1，⑵温度区域的线胀系数为：—L（2）
L* A t
其物理意义是固体材料在（t1，t2）温度区域内，温度每升高「C时材料的相对伸长量，其单位为（C）-1
测量线胀系数的主要问题是如何测伸长量△ L。
我们先粗估算一下△ L的大小，若L=250mm
一 5 —1
温度变化t2 一t1〜100C，金属的a数量级为X 10 （C），估算△ L=a • L •△ t〜0.25mm 对于这么微小的伸长量，用普通量具如钢尺或游标卡尺是测不准的。
可采用千分表（分度值为0. 001mm）读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等方法测量。
本实验就用分度值为0. 001m 的千分表测量。
【实验内容和步骤】
1•把样品空心铜棒、铝棒安装在测试架上。
在室温下用米尺重复测量金属杆的原有长度2〜3次，记录到表1中，求出L原有长度的平均值。
2•参照图1安装好实验装置，连接好加热胶管，打开电源开关，以便从仪器面板水位显示器上观察水位情况。
水箱容积大约为750ml。
3. 加水步骤：先打开机箱顶部的加水口和后面的溢水管口橡胶盖，用漏斗从加水口往系统内加水，管路中的气体将从溢水管口跑出，直到系统的水位计仅有上方一个红灯亮，其余都转变为绿灯时，可以先关闭溢水管口橡胶盖。
接着可以按下强制冷却按钮，让循环水泵试运行，由于系统内可能存在大量气泡，造成水位计显示虚假水位，只有利用循环水泵试运行过程，把系统内
气体排出，这时候水位下降，仪器自动保护停机。
（说明：为了保护加热器不损坏，仪器设计了自动保护装置，只有水位正常状态才能启动加热或强制冷却装置，系统水位过低、缺水将自动停机。
）
因此，在虚假水位显示已满的情况下，可采用反复启动强制冷却按钮，利用循环水泵的间断工作把管路中的空气排除，即启动强制冷却按钮一自动停机一再加水的反复过程，直到最终系统的水位计稳定显示，水位计只剩上方一个红灯未转变为绿灯，此时必须停止加水，以防水从系统溢出，流淌到实验桌上。
接下来即可进行正常实验，实验过程中发现水位下降，应该适时补充。
4. 设置好温度控制器加热温度：金属管加热温度设定值可根据金属管所需要的实际温度值
设置
5•将铜管（或铝管）对应的测温传感器信号输出插座与测试仪的介质温度传感器插座相连接。
使千分表测试端与被测介质接触,
将千分尺装在被测介质铜管
为了保证接触良好，一般可使千分表初读数为 O 2mm 左右，只要把该数值作为初读数对待，不必 调零。
（如认为有必要，可以通过转动表面，把千分尺主指针读数基本调零，而副指针无调零装置。
6•正常测量时，按下加热按钮（高速或低速均可，但低速档由于功率小，一般最多只能加热到 50C 左右），观察被测金属管温度的变化，直至金属管温度等于所需温度值 （例如35C ）。
温控器 设置操作方法请参
看【附录1】.
7 •测量并记录数据：.
当被测介质温度为35E 时，读出千分表数值L35,记入表2中。
接着在温度为40C ，45C, 50C ，
55C ，60C ,65 °C ,70 C 时，记录对应的千分表读数 L40，L45，L50，L55, L60，L65，L70 . 8•用逐差法
求出温度每升高5 C 金属棒的平均伸长量，由 ⑵ 式即可求出金属棒在（35 C ，70C ） 温度区间的线膨胀系数。
【数据记录及处理】 数据记录1
数据记录2:
用逐差法处理数据（也可以用最小二乘法处理） 计算铜、计算铝
注：由于材料提炼和加工的难度，例如纯铝几乎无法进行机械加工，所以一般使用的材料多 非纯金属，所以以上参数并非标准数据。
而实际使用的金属材料的线膨胀系数比纯金属要小 1.0 %〜1.5 %，铜合金约为1.4 x 10_5
（C ） T ，铝合金约为2.0 X 10_5 （C ） 一二供参考。
附几种纯金属材料的线膨胀系数： 物质名称 温度范围（C ）
纯铝
〜1 00 纯铜
〜1 00
线膨胀系数x 10_6 (C)
23.8。