第41卷第12期大学物理Vol．41No．122022年12月COLLEGEPHYSICSDec．2022收稿日期:2022－04－01;修回日期:2022－05－13基金项目:长江大学教学研究项目(JY2018032);国家级大学创新创业训练计划项目(202210489018)作者简介:郭磊(2000—)，男，山东济南人，长江大学物理与光电工程学院2019级本科生．通信作者:姚平，E-mail:yaopin@yangtzeu．edu．cn金属线胀系数测量实验装置的设计与制作郭磊，王美迪，鄢嫣，姚平(长江大学物理与光电工程学院，湖北荆州434023)摘要:本文介绍了自主设计与制造的金属线胀系数测量实验装置的构造、原理以及特点，以此为基础开展测量金属线胀系数的实验．该仪器采用便携式设计，物理杠杆与光杠杆相结合，水循环加热，使得待测金属杆受热均匀．本文主要对铝、铜、铁三种常见的材料进行了测量，实验误差均在3%以内．该仪器的设计与制作主要是用于教学演示，能够帮助学生学习和理解线胀系数、光杠杆、水循环加热等方面的知识，为测量金属线胀系数的实验提供了良好的实验器材．关键词:线胀系数;便携式设计;光杠杆;教学演示中图分类号:O4－34文献标识码:A文章编号:1000-0712(2022)12-0066-04【DOI】10．16854/j．cnki．1000-0712．220174线胀系数也被称为线弹性系数，在工程设计、机械制造和新材料应用等方面都有重要应用，因此在大学物理实验中线胀系数的测量占有重要的地位，其中金属线膨胀系数的测量是很多高校所开设的必修实验项目．目前金属线胀系数主要的测量方法有:光干涉法测量［1，2］和千分表测量［3］，其中光干涉法存在干涉条纹不易读取，光路调节复杂等缺点，而千分表反复使用极易磨损．另外在测量过程中，由于被测试件加热不均匀会带来较大的误差．为了更好的开展金属线胀系数测量的实验，笔者根据多级光杠杆产生灵感［4，5］，设计并制作了一款采用水浴加热的金属线胀系数测量装置，随后开展了长达数月的实验测试，结果证明该装置使用效果良好，非常适合大学物理实验教学．1实验装置的构造与原理作者设计与制作的实验装置主要由物理杠杆模块、电加热模块、光杠杆模块以及支架模块构成，如图1和图2所示，图1为实验装置的实物图，图2为实验装置的模型图．核心模块为光杠杆模块，该模块主要由K9光学反射镜、光源、望远镜、钢尺等器件组成．支架模块主要由木板、直角固定器和合叶等组成．电加热模块主要由石英玻璃加热水管、温度传感器、电加热棒、水泵、水管、待测金属杆固定组件等组成．物理杠杆模块则是由金属物理...
