大学物理仿真实验院系名称：专业班级：姓名：学号：年月日实验项目名称：物理仿真实验1—固体热膨胀系数的测量实验目的：1、测定金属棒的线胀系数。2、学习测量微小长度的方法。实验简介物质内部的分子都处于不停地运动中，而分子运动强弱的不同，造成绝大多数材料都表现出热胀冷缩的特性。人们在工程结构设计时，例如在房屋、铁路、桥梁、机械和仪器制造、材料的焊接等行业中一定要考虑到这一因素，如果忽略这一特性，将造成工程结构稳定性差，严重的可造成损毁，使仪表失灵以及在材料焊接中的缺陷等。热膨胀系数的测定在工程技术中是非常重要的，本实验的目的主要是测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。二、实验原理固体的线膨胀系数和体膨胀系数是固体热学特性的重要参数，通常体膨胀系数是线膨胀系数的3倍左右，本实验主要介绍固体线膨胀系数的测量方法。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，则线膨胀系数满足：上式中△L是个极小的量，我们采用光杠杆测量。光杠杆法测量△L，如下图（见教材杨氏模量原理）当金属杆伸长时，从望远镜中可读出待测杆伸长前后叉丝所对标尺的读数b1、b2，这时有则固体线膨胀系数为：三、实验仪器尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计四、实验步骤1、在实验界面单击右键选择“开始实验”2、调节平面镜竖直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0.0mm4、单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高10度时标尺读数直至温度升高到90度止（5、单击卷尺，分别测量l、D6、以t为横轴，b为纵轴作b-t关系曲线，求直线斜率k7、代入公式计算线膨胀系五、实验数据记录与处理温度℃102030405060708090测量长度cm50.7510451.7752.9154.3956.2658.4761.0264.12D=196.92L=8.43Dl=0.28K=0.24即&=2.3×10-42.3六、思考题1．对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？答：是，线膨胀系数是由材料本身所具决定的。2．你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗？答：可以，还以利用材料伸长所带来的本身电阻的变化，用传感器将其微小的变化通过屏显加以显示，以此达到直观的测微笑长度的目地。3．引起测量误差的主要因素是什么？答：操作，及读数中的然误差和系统误差