测定金属的线胀系数

【目的与任务】

1、测定金属铜棒的线胀系数； 2、学习用差值法处理数据。

【仪器与设备】

EH-3型数字化热学实验仪，铜棒，千分表，游标卡尺。

EH-3型数字化热学实验仪是一种新型的、多用的实验仪，其面板结构如图1所示。 它的6V稳压输出，可输出1.25～8V 的直流电压。另有控温输出，控温输出电压的大小可由采样讯号自动调节。配有测温探头，测量范围10-100 ℃，测温分辨率0.01 ℃。实验时，将加热盘连接电缆接到实验仪背面加热盘电缆连接插座。 再将测温探头与面板上的测温探头插座相连。加热盘的恒稳温度值可由“温度设定选择开关”设定：按下显示1 切换开关，再按下“温度设定选择开关”的某一键，此时“显示一”显示设定温度。显示1 切换开关弹起，“显示一”显示热源温度。显示2 切换开关弹起，“显示二”显示探头温度。显示时，对应的指示灯亮。

图1 EH-3 数字化热学实验仪面板图 【原理与方法】

固体的线胀系数在数值上等于固体温度升高1oC时的相对伸长量与原长的比值。设它在温度t1时的长度为L，温度升到t2时其长度增加了，则

（1）

因此测量线胀系数的主要问题就是怎样测准由温度变化引起的长度的微小变化。本实验用千分表来测量微变长度。

Lt2t1

【指导与要求】

1

一、实验步骤

1、在教师的指导下连接好EH-3型数字热学实验仪。

2、使EH-3型数字热学实验仪的电源开关置于“关”的状态。 3、用游标卡尺测出铜棒的长度。

4、放平支架台，把铜棒和测温探头插入加热盘两个孔中。将加热盘放好在支架台的泡沫上，使铜棒的一端与可调顶紧螺旋的尖端对齐。在另一侧的可调顶紧螺旋中轻轻插入千分表，使千分表顶尖与铜棒接触良好，轻轻旋转螺旋，直到千分表的指针微有旋转。 5、把EH-3型数字热学实验仪调温按钮置于“1”的位置，打开电源开关。按下实验仪的显示2切换键。观察温度的和千分表指针的变化，当温度稳定时候，千分表停止动作，记下此时的温度ti和千分表读数ai。

6、逐次设置2、3、4、5、6、7、8、9、10调温档，分别记下温度ti和千分表读数ai。 7、将数据填入表1。 二、数据记录与处理

表1 数据记录 单位：mm 、oC

N ti1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ai L=

数据处理：

计算，u，E，要求E <10% 。 用逐差法计算平均值：

iai5aiL(ti5ti)155KiL

i1i

1EuuL2uKLK2 2由于实验中

uKK远远大于前一项，所以

2

5EuuKK1K(Ki1iK)254

uE u 三、注意事项

1、在教师的指导下连接好EH-3型数字热学实验仪后，才能打开电源。做实验的过程中，不要用手接触加热盘，以免被灼伤。

2、千分表属于容易损坏的仪器。使用过程中，应注意避免猛力挤压其顶尖。 3、加热盘与加热电缆为配套调试出厂，并有相同编号。请勿将二者与其他加热盘或电缆混用。否则会导致设定温度与控制温度偏差过大。

4、为避免不必要的人为损坏，使用过程中尽量不要将电缆从主机或加热盘的连接中拔下来。不要使测温探头处于受力状态，以防折断。

5、实验中需移动加热盘时，请拿盘上的两个塑料接线柱，不要直接用手拿金属上盖以免烫伤(最高温时上盖可达约60摄氏度)。

6、实验过程中切勿通过提拿电缆移动加热盘，以免损坏电缆。要避免振动。

【思考与练习】

1、本实验在测量微变长度时，用的是千分表。请问其他方法可以吗？如果可以，请自己设计一种测量的装置。

2、有一体积为V的各向同性固体，受热后其体积的相对增加跟温度的变化成正比，即

V/Vt，是固体的体胀系数，试证明固体的体胀系数是其线胀系数的3倍，即

3。

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