实验三 金属线膨胀系数的测定 光杠杆法.ppt

实验三 金属线膨胀系数的测定 光杠杆法 PPT模板课件
一般物质都有热胀冷缩的特
性，在相同的条件下，不同的金
属其膨胀程度是不同的，通常用
膨胀特性。线膨胀系数的测定，
关键是测量金属受热后微小长度
的变化，一般用光杠杆法、螺旋
当温度变化1℃时，固体限度的相对变化值。在（5）式中，L、 、 均易测量,但 很小，一般仪器不易测量准，本实验中用光杠杆和望远镜标尺组来对其测量。
调节望远镜中轴线与光杠杆镜面大致等高
图 1
调节望远镜中轴线与光杠杆镜面大致等高
图 1

图1为金属线膨胀系数测定仪外形图。待测金属棒直立在仪器的金属圆筒中，光杠杆的后足尖至于金属棒的上顶端，两前足置于固定平台的凹槽中。当金属棒温度升高 时，则光杠杆后脚尖升高 ，使光杠杆偏转一角度 ，若光杠杆两前脚尖距离为 h，因较小，可有
设在温度 时，通过望远镜及光杠杆的平面镜，看到标尺上的刻度 恰好与目镜中十字叉丝横线重合，当温度升到 时，与叉丝横线重合的是标尺上的刻度 ，令D是光杠杆镜面到标尺的水平距离；h为光杠杆后足尖到两前足尖联线的垂直距离。
从图2中可得
当 角很小时，有
即

（6）

将式（6）代入式（5）得

（7）
六、实验步骤
1. 在室温下，用测量待测金属棒的长度L，5次，取平均
值。
2. 将金属棒插入仪器的金属筒中。注意，棒的下端要和
基座紧密接触。
3. 插入温度计（居中适宜），小心轻放，以免破损。
4. 将光杠杆放置到仪器平台上，其后足尖踏到金属棒的
顶端，两前足尖置于固定平台的凹槽中。光杠杆的平
面镜面要调到铅直方向。
5. 望远镜和标尺组要置于光杠杆前1米外距离，首先进行目视粗调：
a 光杠杆的放置（后足：样品上，镜面竖直）
b 调节望远镜中轴与光杠杆镜面中心等高
c 调节标尺的零刻度线大致与望远镜中轴等高
d 调整望远镜的位置,沿着瞄准器和准星，人能看得
到镜子中尺子的像；
e 调节物镜焦距，看清镜子，将镜子调整到望远镜视
场的中央,继续调焦距寻找标尺。
6. 寻找标尺：调节目镜、物镜焦距看清标尺,并通过调节光杠杆的镜面，使标尺的零刻度线大致与视场的水平线重合。
7. 记下标尺的读数 和初温 。
8. 加热蒸汽锅。将蒸汽通入金属筒中，待温度计的读数稳定后，记下温度 以及读出望远镜中标尺的读数 。
9. 停止加热。在降热过程中，再次读数，记录最高温度
以及读出望远镜中标尺的相应读数 ，记录最低温
度 和读出望远镜中标尺的相应读数 。
10. 光杠杆镜面到标尺的水平距离D，5次。
11. 取下光杠杆放在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用
铅笔通过前两足痕联成一直线，再由后足痕引到此
直线的垂线，用游标卡尺测垂线的距离h，5次。

（1）测量D，L，h
测量数
金
属
棒
1
1次
2
次
3次
4
次
5
次
平
均
值
/ mm
米尺

mm
/ mm
米尺

mm
/ mm
游标卡尺

mm
（2）测金属棒的线胀系数
金属棒1
升温
降温
平均变化量
金属线
胀系数
不确
定度
望远镜中
标尺读数d
七、数据处理
1、对于金属棒1，数据处理如下：
：分别把测量的低温数据和高温数据求平均，即
， ；
， ，在坐标纸