爱华网一、实验目的
1.学习用电热法测量金属线胀系数；
2.学习利用光杠杆法测量微小长度变化量；
3.掌握图解法处理数据的方法。
二、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
三、实验原理及方法
3.1原理概述
(a)、热膨胀原理：当温度升高时，金属杆的长度会发生变化，这种变化可用线胀系数来衡量。当温度变化不大时可用平均线胀系数α来描述。即
式中和分别为物体在温度和时的长度，一般固体材料的值很小，所以也很小，因此本实验成功的关键之一就是测准的问题，我们采用光杠杆法测量。
(b)、热传导和热平衡原理：
温度总是从高温往低温传递，因此只要存在温差就会有热传导在进行，那么就不会处在平衡的状态。从观察方法来看，当温度不变时就表明系统处于热平衡的状态。只有在平衡状态下测出的温度和刻度才能相对应。
动态平衡：指温度在某一个小范围内波动（一般不超过0.5度）。
(c)、加热器的结构
温度探头是放在样品（铜管）的空腔中的，因此温度探头不能及时测到样品的温度，必须等到样品和空腔中的空气达到热平衡状态时温度计测出的温度才是样品的真实温度。
3.2原理图
从图2可知：
所以可得：=
3.3方法
控温式固体线胀系数测定仪（型号GXC-S）是采用电热法对金属杆进行加热，加热原理如图1。由于电热法有热惯性，所以只有等到温度达到最大时才会有一个短暂的平衡，此时才能读出样品的温度和相应的刻度读数。
由于固体线膨胀幅度很小，所以必须通过放大以后才能测量，这里用到的是光杠杆放大的方法，原理如图2。
四、实验内容及步骤
1、在室温下，用钢卷尺测量待测金属棒的长度L六次，取平均值。然后将其插入仪
器的大圆柱形筒中。注意，棒的下端点要和基座紧密接触。
2、插入温度计，小心轻放，以免损坏。
3、将光杠杆放置到仪器平台上,其后脚尖踏到金属棒顶端,前两脚尖踏入凹槽内。平
面镜要调到铅直方向。望远镜和标尺组要置于光杠杆前约1米距离处，标尺调到垂直方
向。调节望远镜的目镜，使标尺的像最清晰并且与十字横线间无视差。记下标尺的读数
d1。
4、记下初温t1后，给仪器通电加热，待温度计的读数稳定后，记下温度t2以及望
远镜中标尺的相应读数d2。
5、停止加热。测出距离D。取下光杠杆放在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用铅笔通过前两足迹联成一直线，再由后足迹引到此直线的垂线，用标尺测出垂线的距离h。
金属线胀系数的测定实验报告_光杠杆放大原理
数据处理
1、把测得的数据用逐差法，计算出α值；
2、将α的测量值与实验室给出的真值相比较，求出百分误差。
思考题
1、本实验所用仪器和用具有哪些？如何将仪器安装好？操作时应注意哪些问题？
2、调节光杠杆的程序是什么？在调节中要特别注意哪些问题？
3、分析本实验中各物理量的测量结果，哪一个对实验误差影响较大？
4、根据实验室条件你还能设计一种测量ΔL的方案吗？
