测定固体的线膨胀系数实验方法

【目的和要求】

　　用膨胀仪测定金属（钢、铜等）的线膨胀系数，找出固体线膨胀的规律，学习做小量测定的思想方法。

【仪器和器材】

　　金属管（钢管或铜管，长约1米，外径4－5毫米，内经2－3毫米，作为待测物用），线膨胀仪（包括带指针的转轮和直角夹），烧瓶（500毫升），烧杯（250毫升），橡皮管（长约0．5米、直径3－4毫米），电炉（220V　300W）或本生灯，直角玻璃管，橡皮塞（带孔），温度计（0－100℃），米尺（最小刻度为毫米），塑料套管（内径为金属管外径，长2厘米），量角器，游标卡尺，水，石棉网板，挡板，白纸。

【实验方法】

　　1．如图3．5－1组装实验装置。在烧瓶中盛约2／3容积的水，把直角玻璃管插入 橡皮塞，用塞子塞住烧瓶，再把烧瓶放在垫有石棉网的电炉上。用直角夹夹住金属管刻有环槽的一端，将塑料套管套在金属管的另一端。把带指针的转轮放在金属管有套管部分的下面，并使指针竖直，指针不应触及挡板。用橡皮管把钢管的固定端与烧瓶上的直角玻璃管相连。

　　2．将白纸贴在挡板上，在纸上记下竖直指针的位置线，用米尺测出指针至直角夹处的距离L₀（即被测管原长），用温度计测出室温，记入自己设计的表格中。

　　3．把烧瓶放在金属管固定端一方。接通电炉对烧瓶中的水加热，使水蒸气持续通过金属管。此时金属管伸长推动转轮转动，使指针偏转。直到管自由端持续大量冒汽、指针稳定不再偏转时，金属管的温度就稳定在100℃。在白纸上标出此时指针的位置线。拔下电炉插头，停止加热。

　　4．取下白纸，测出指针偏转角θ，用游标卡尺测出转轮半径r，利用（3）式算出金属管伸长量ΔL。再利用（1）式求出金属管的线胀系数α。

　　5．换用其他材料的金属管重复上面的实验。