1、测定铜棒的线膨胀系数
2、学会用光杠杆法测量微小长度的变化。
实验原理：
各种材料热胀冷缩的强弱是不同的，为了定量区分它们，人们到了表征这种热胀冷缩特性的物理量，线胀系数和体胀系数。
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 ，由初温 加热至末温 ，物体伸长了 ,则有 上式表明，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。
2． 线胀系数的测量
线膨胀系数是选用材料时的一项重要指标。实验表明，不同材料的线胀系数是不同的，塑料的线胀系数最大，其次是金属。殷钢、熔凝石英的线胀系数很小，由于这一特性，殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。表1.2.1-1给出了几种材料的线胀系数。
在式（1）中， 是一个微小的变化量，以金属为例，若原长 =300mm，温度变化 ，金属的线胀系数 约为 ，估计 。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。光杠杆放大原理如图1.2.1-1所示。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 ， ，这时有
将式（4）代入式（2），则有
放大公式的推导参看第一册实验5.3.1
实验仪器：
1:热膨胀系数测定仪 2 : 尺读望远镜 3 : 固体线胀系数测定仪 4 : 光杠杆、温度计 5 : 电源开关、调节温度、指示灯 6 : 尺读望远镜 7 : 标尺、调焦望远镜8 : 视度圈、调焦手轮 9 : 光杠杆 10 : 铜棒、温度计 11 : 米尺
实验内容：
（1） 仪器调节：实验装置图如图1.2.1-2所示。实验时，将待测金属棒直立在线胀系数测
定仪的金属圆筒中，棒的下端要和基座紧密相连，上端露出筒外，装好温度计，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足尖置于固定台上。在光杠杆前1m左右放置望远镜及直尺。调节望远镜，直到看清楚平面镜中直尺的像，反复调节，使标尺成像清晰，且叉丝也清晰，并使像与叉丝之间无视差，即眼睛上下移动时，标尺与叉丝没有相对移动。 （2） 读出叉丝横线在直尺上的读数 ，记录初温 ，蒸气进入金属筒后，金属棒迅速伸长，待温度计的读数稳定几分钟后，读出望远镜叉丝横线所对直尺的数值 ，并记下 。
（3） 如果线胀仪采用电加热，测量可从室温开始，每间隔 计一次t和b的值，直到t达 。然后逐渐降温，重复测以上数据。
（4） 测量直尺到平面镜间距离D，将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖印痕，用游标卡尺测量其后足尖到两前足尖连线的距离 东方魔液。
（5） 以t为横坐标,b为纵坐标作出b-t关系曲线,求直线斜率k,并由此计算 。
（6） 用最小二乘法求直线斜率k,并计算 的标准误差。
实验数据及处理：
T/C | b1 | b2 | b=(b1+b2)/2 |
| 湛江师范学院附属中学 10.5 | 0 | 0 | 0 |
20 | 0.34 | 0.34 | 0.34 |
30 | 0.72 | 0.72 | 0.72 |
40 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
50 | 1.46 | 1.48 | 1.47 |
60 | 1.85 | 1.85 | 1.85 |
70 | 2.23 | 2.22 | 阅读与学习2.225 |
80 | 2.6 | 2.61 | 2.605 |
90 | 2.99 | 2.99 | 2.99 |
| 延胡索酸 | | | |
光杠杆的臂长l=7imperator fla.18-1.00=6个体工商户税收定期定额征收管理办法.18cm 平面镜到标尺的距离D=196.90-8.53=188.37cm
直线斜率k=0.0377 铜棒原长：L=57.00cm
由公式（5）得 =k*l/(2*D*L)=1.08E-5
小结（包括结论，误差分析，建议等）：
结论：测得该固体的热膨胀系数为1.08E-5。
误差分析：1.在加热过程中金属棒受热不均匀；
2. 金属本身的重量产生形变；
3. 在不同的温度下，线胀系数并不是是一个常数；
4. 测量仪器的不精密；
5.温度计的读数与望远镜视野读数不一致。
建议：金属棒降温太慢，可以考虑加大散热管功率。
思考题：
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：对大多数材料来说，线胀系数并不是是一个常数。即在不同温度区间，材料的线胀系数有或大或小的差别，也就是材料受热涨缩与温度常常不是线性关系。
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