《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）力学——固体线张系数的测定

Jnner Mangolia Vniersity o Science and Sechnology合体涨源数的测

Inner Mongolia University of Science and Technology

Jnner Mangolia Vniversity o Science and Jechnology>一、实验目的目录二、实验装置三、实验原理四、实验内容>五、数据处理

Inner Mongolia University of Science and Technology ➢一、实验目的 ➢二、实验装置 ➢三、实验原理 ➢四、实验内容 ➢五、数据处理 目 录

Jnner Mangolia Vniersity o Science and Sechnology一实验目的>掌握光杠杆测量物体长度微小变化的方法>观察物体的线膨胀现象，并学会一种测量金属的线膨胀系数的方法

Inner Mongolia University of Science and Technology 一 实 验 目 的 ➢掌握光杠杆测量物体长度微小变化的方法 ➢观察物体的线膨胀现象，并学会一种测量 金属的线膨胀系数的方法

Jnner Mangolia niversity of Science and Sechnology二实验装置

Inner Mongolia University of Science and Technology 二 实 验 装 置

Jnner Mangolia niversity of Science and Sechnology7二一实验装置保温管连接杆被测管++加热带PID温度控制器338888888888X8xxx8xxx洱度挖制器8O传感器加热开关电源开关图13-3

Inner Mongolia University of Science and Technology 二 实 验 装 置

Jnner Mangolia Vniersity af Science and Fechnology“热胀冷缩”现象是绝大多数物体的共性。三实验原理在工程计算、材料的焊接和加工过程中都必须对物体这种热胀冷缩的特性加以考虑，定量地分析它所引起的结构变化。各种材料的热胀系数，是定量分析热胀问题的依据，用实验方法测定热膨胀系数，则是最简便的途径

Inner Mongolia University of Science and Technology 三 实 验 原 理 “热胀冷缩”现象是绝大多数物体的共性。 在工程计算、材料的焊接和加工过程中都必须对物 体这种热胀冷缩的特性加以考虑，定量地分析它所 引起的结构变化。 各种材料的热膨胀系数，是定量分析热膨胀问题的 依据，用实验方法测定热膨胀系数，则是最简便的 途径

Jnner Mangolia Vniersity o Science and Sechnology三实验原理线膨胀一般情况下，固体受热后长度的增加称为线胀。线膨胀系数实验证明，长度为的固体受热膨胀-后，其相对伸长量dL/儿L与温度变化dt成正比，写成等式为：dL(0)=adtL其中，比例系数α称为固体线膨胀系数

Inner Mongolia University of Science and Technology 三 实 验 原 理 线膨胀——一般情况下，固体受热后长度的增加称 为线膨胀。 线膨胀系数——实验证明，长度为的固体受热膨胀 后，其相对伸长量dL/L与温度变化dt成正比，写成 等式为： 其中，比例系数 称为固体线膨胀系数。 dt L dL =   (1)

Jnner Mangolia Vniversity o Science and Sechnology3、光杠杆D三实验原理CMm4Ln.c9T：望远镜：M：光杠杆（反光镜）：P:标尺，C:有孔圆柱体：m.c:金属杆受热膨胀后的光杠杆和圆柱体：a:光杠杆长度：D：光杠杆距标尺距离

Inner Mongolia University of Science and Technology 三 实 验 原 理 3、光杠杆 T:望远镜；M:光杠杆(反光镜)；P:标尺；C:有孔 圆柱体；m,c:金属杆受热膨胀后的光杠杆和圆柱 体 ；a:光杠杆长度；D:光杠杆距标尺距离

Jnner Mangalia Vniersity o Science and Sechnology光杠杆法测量微小长度变化法实验时将待测金属棒直立在金属线胀系数测定仪的金属筒中，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足置于固定台三实验原理上。设在温度℃时，通过望远镜和光杠杆平面镜，看见直尺上的刻度a1刚好在望远镜中叉丝横线（或交点）处，当温度升高至℃时，直尺上刻度a2移至叉丝横线上，根据光杠杆原理可得s_(a,-a)d(13-5)2D式中d为光杠杆后足尖到二前足尖连线的垂直距离，D为光杠杆镜面到直尺的距离。将A式（13-5）代入式（13-4）中，则(a-a)d(13-6)α=2DI(t2-t)

Inner Mongolia University of Science and Technology 三 实 验 原 理 光杠杆法测量微小长度变化法 实验时将待测金属棒直立在金属线胀系数测定仪的金属筒 中，将光杠杆的后足尖置于金属棒的上端，二前足置于固定台 上。 设在温度 时，通过望远镜和光杠杆平面镜，看见直尺 上的刻度a1刚好在望远镜中叉丝横线(或交点)处，当温度升高 至 时，直尺上刻度a2移至叉丝横线上，根据光杠杆原理可得 t C 0 1 t C 0 2 (13 5) 2 ( ) 2 1 − − = D a a d  式中d为光杠杆后足尖到二前足尖连线的垂 直距离，D为光杠杆镜面到直尺的距离。将 式(13-5)代入式(13-4)中，则 (13 6) 2 ( ) ( ) 2 1 2 1 − − − = Dl t t a a d 

Jnner Mangolia Vniersity o Science and Sechnology固体的长度通常随着温度的升高而增加，其长度和温度之间的关系为三实验原理l=l.(l+αt+βt+)常温下1 =l.(l+α t)1=l.1+αt)8(13-3)al(t-t)-st1+8=l.(1+αt)I8l(t,-t)>>st(13-4)α=I(t-t)

Inner Mongolia University of Science and Technology 三 实 验 原 理 (1 ) 2 l = l 0 + t +  t + 常温下 (1 ) 0 l = l + t (1 ) 0 1 l = l + t (1 ) 0 2 l +  = l + t (13 3) ( ) 2 1 1 − − − = l t t  t    2 1 1 l(t − t )   t (13 4) ( ) 2 1 − − = l t t   固体的长度通常随着温度的升高而增加，其长度 和温度之间的关系为