金属线胀系数的测定实验指导与数据处理

1．实验仪器

控温式固体线胀系数测定仪（型号GXC-S）、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺。

2．教学内容与要求

2.1掌握电热法测定金属线胀系数

本实验要测出铜管在受热时产生的长度变化，根据热传导和热平衡原理，在温度升到最高就要下降时测出相应的标尺读数N并记录下此时的温度t，每10℃左右测一次，直到温度近90℃ 至少有7组数据。

2.2学习用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法：

本实验用光杠杆和镜尺组测量N，那么ΔN与ΔL的关系如下图所示：

从图1中我们可以看到，当温度变化Δt时长度的变化为ΔL，此时刻度尺的读数就变化了ΔN，而要读出ΔN是一件轻而易举的事。我们知道：

；；不难得出：，

所以我们可以得到：=。

2.3学习用最小二乘法处理数据。

    本实验不直接计算Δt和ΔN，而是将实验中测到的Ni和ti直接代入最小二乘法公式中计算b及其不确定度，参看课本27页公式（9）、（10）与（12），令，之后再求出线胀系数α和它的不确定度。注意此时。

3．难点指导

3.1装置的调节

关键在于明确每一调节步骤的目的，而不是盲目地调节。首先要摆正金属线胀系数仪，光杠杆的后足和前足的放置要能达到可以真实地反映样品长度的变化，光杠杆的镜面要竖直。之后就是尺读望远镜的调节了。尺读望远镜的调节要达到以下几个目标：

（a）尺读望远镜与光杠杆距离约1.5m；

（b）尺读望远镜要保持水平并与光杠杆的镜面等高；

（c）望远镜和它旁边的刻度尺必须要相对于光杠杆镜面的法线成互为对称的关系；

（d）望远镜里面必须能看到光杠杆的整个镜面。只有这样，望远镜里面才可能看到刻度尺在镜中的像。

如果以上目标都达到了，那么只要再调节物镜焦距就能看到刻度尺的像了。当刻度尺的像调节出来后，难题便迎刃而解了。

3.2实验中应当注意的问题：

…… …… 余下全文