码流分析仪>淮北同仁中学实验报告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、
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。 五、实验器材
六、
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
七、实验原理
八、
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
（t）=
该式中，称为固体的线膨胀系数；为t=0℃时长度。实验表明，在温度变化不大时，是一个常量。
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。
设在温度时，通过望远镜和光杠杆的平面镜看见直尺上的刻度，刚好在望远镜中叉丝横线处，当温度升至移至叉丝横线上，由光杠杆原理可得
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：
-----------------------（1）
可见，只要测出各长度，，D，K,及温度便可求得。对于的铜棒，其的值得数量级为，若温度变化时其伸长量约为，可见,因此可近似取为室温下的棒长值，是对应的室温及光杠杆系统直尺上刻度的读数。
九、重点和难点
十、
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。
十一、实验步骤
十二、
1、将铜棒取出，用米尺测量其长度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,注意生态学报读数时，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；
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（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。
十三、实验数据处理
十四、
实验前测得相关物理量为
1、升温过程
升温时实验数据如表1所示：
表1 升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） | 12.45 | 12.30 | 12.10 | 11.90 | bichong11.70 | 11.50 | 11.30 | 11.00 | 10.90 | 10.60 | 10.30 | 10.00 |
| | | | | | | | | | | | |
则用所得数据做图得图2：
由图2知，所得图线方程为
(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 | 虚拟电话 83.5 |
读数（cm） | 12.44 | 12.29 | 12.11 | 11.90 | 11.71 | 11.50 | 11.30 | 11.00 | 10.89 | 10.58 | 10.29 | 比利时FNC10.00 |
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