教案 测量不良导体的导热系数

第一篇：教案 测量不良导体的导热系数

教案 测量不良导体的导热系数

林一仙 一 实验目的

1、用稳态平板法测量不良导体的导热系数

2、用物体的散热速率求传热速率

3、掌握热电偶测量温度的方法 二 实验仪器

导热系数仪、杜瓦瓶，热电偶、FPZ-1型多量程直流数字电压表、游标卡尺、停表 三 实验原理

（一）稳态平板法

QtQt12h

为热流量，λ为该物质的导热系数，也称热导率，h-样品厚度，A-样品面积。所谓稳态指的是高温物体传热的速率等于低温物体散热的速率时，系统便处于一个稳定的热平衡状态。

（二）实验装置及方法

Qt14h2d

2A-加热铜盘，P-散热铜盘；d-样品盘的直径，h-样品盘的厚度； θ1-加热铜盘的温度，θ2-散热铜盘的温度。

（三）冷却法测量散热铜盘的散热速率

∵ Qt散mcPdPdt ；

ddt 是曲线在θ2点的斜率，如下图 ∴ 4hmPcPddt



d212

四 教学内容与步骤

1、测量样品盘的厚度h和直径d，并记录散热铜盘的质量。

2、系统的调整，三个盘的顺序，固定的顺序，先固定加热盘，再用三个螺丝固定三个盘。用220V加热15分钟，同时将热电偶相应插入各个插孔。提问应该怎样判断热端冷端？应该怎样使用数字电压表？

3、提问：接下来应该做的实验内容是什么？稳态的测量，散热曲线的观测，各个详细的步骤可以看书。特别注意稳态的判断以及散热范围，风扇的开与关。五 注意事项

1、数字电压表调零要用调零旋钮和调零开关

2、量程选择20mv

3、散热铜盘上的洞要与杜瓦瓶同侧 六 考核内容

1、预习报告内容是否完整，原理图、公式、表格等是否无误。

2、检查三个盘是否装好，热电偶是否接对，毫伏计是否调零。

3、检查实验数据是否有误。

第二篇：稳态法导热系数测定实验

稳态法导热系数测定实验

一、实验目的

1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。

2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。

3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。

4、学习用温差热电偶测量温度的方法。

5、学习热工仪表的使用方法

二、实验原理

平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型，这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形，薄板的一个表面进行加热，另一个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。图1是无限大平板导热示意图。

根据傅立叶（Fourier）定律：

Tw2 y x T Q Tw1 cTTTT()()()xxyyyy（1）

在一维无限大平板稳态传热时，方程（1）可简化为：

2T02x

δ图1 无限大平板的稳态导热示意图

（2）

其边界条件为

x=0时，T=Tw1 x=δ时，T=Tw2

可解得下列方程

QA(Tw1Tw2)

（3）

由式（3）可得

QA(Tw1Tw2)

（4）

式中

λ——导热系数，W/m ·℃； δ——试件厚度，m；

Q——热流量，w； A——试件面积，m2；

Tw1 ——试件下表面温度，℃； Tw2 ——试件上表面温度，℃。

一般情况下，选择平板试件的尺寸要注意满足下列条件：

17D~110D

式中

D ——方板的短边长度，m。

热流量Q也可以由输入电压和电阻表示为：

QU2R 式中 U——施加在加热板上的电压，V；

R——加热板上内部加热电阻丝的电阻，Ω。将式（5）带入式（4）得

U2RA(Tw1Tw2)

对应此λ的材料温度为

TTw1Tw2 2

（5）

（6）

（7）

根据式（7）只要知道试件面积A、电压U、电阻R、厚度δ以及在厚度δ方向上的温度差，便可求出导热系数。

三、实验设备

实验设备如图2所示。

图2平板式稳态法导热仪的总体结构图

1.调压器2.铜板3.主加热板 4.上均热片 5.中均热片

6.下均热片7.热电偶 8.副加热板 9.数据采控系统 10.温度仪表 11.试样装置 12.循环水箱电位器 13.保温材料 14.电位器

键盘共有6个按键组成，包括为“5”、“1”、“0.1”3个数据键，“±”正负号转换键，“RST”复位键，“ON/OFF”开关键。

数据键：根据不同的功能对相应的数据进行加减，与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。

“±”正负号转换键：当“±”正负号转换键为“+”时，在原数据基础上加相应的数值；为“-”时，减相应的数值。

“RST”复位键：复位数据，重新选择。

控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶，发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压，电位器对每路输出电压进行调整，作为两个加热板的输入电压。

四、实验内容

1、根据提供的实验设备仪器材料，搭建实验台，合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压（调节调压器），并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。

2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理，确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。

3、对实验结果进行分析与讨论。

4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。

5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。

五、实验步骤

1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度，测试样3个点的厚度，取其算术平均值，作为试样厚度和面积。

2、测量加热板的内部电阻。

3、校准热工温度仪表。

4、向水箱内注入冷却水。

5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率，通过4位“LED”显示主加热板和副加热板的温度，根据主加热板的温度，调整电位器改变施加在副加热板的电压，使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表测量并记录主加热板电压。

6、在加热功率不变条件下, 试样下表面和循环水箱下表面的温度波动每5min不超过±1℃时，认为达到稳态。此时，记录主加热板温度、试样两面温差。

7、通过数据键输入试样面积、厚度等相关参数，由试样面积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表面温度及上均热片的上表面温度获得试样的导热系数。

8、改变电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率件，重复步骤（5至7）测量并记录多个温度下的材料导热系数。

9、关掉电源。

六、实验要求

1、采用精度不低于0.05 mm的厚度测量工具(游标卡尺)，沿试样四周测量四处的厚度，取其算术平均值，作为实验前试样厚度。

2、用酒精将试件及均热片擦洗干净并晾干，晾干后在其上均匀涂抹导热油。

3、用调压器将电压调至一定值，保持不变，经一段时间后，待跟试件上下表面接触的铜片各点温度为一定值时，即导热过程达到稳定后记录各点温度及电热器的电压。

4、改变电加热器的电压（调节调压器），即改变电热器热量使之维持在另一个数值上，跟试件上下表面接触的铜片各点温度达到新的稳定状态后，重复第3项的测量。

5、用最小二乘法计算不同橡胶材料的导热系数随温度变化的关系式。

五、实验报告要求

1、材料温度可取材料上下表面温度的平均值，即T(Tw1Tw2)/2，其中：Tw1为试样材料下表面温度，Tw2为试样上表面温度。

2、实验报告需用专用的实验报告用纸进行书写；

3、实验报告中必须包含实验目的和实验步骤；

4、实验报告中必须包括实验数据的记录；

5、实验报告中必须包括实验数据处理的具体步骤，并有材料的导热系数随温度变化的关系式及关系曲线图；

6、实验报告中必须有对实验数据结果的分析。

第三篇：物理实验报告-稳态法导热系数测定实验

稳态法导热系数测定实验

一、实验目的

1、通过实验使学生加深对傅立叶导热定律的认识。

2、通过实验，掌握在稳定热流情况下利用稳态平板法测定材料导热系数的方法。

3、确定材料的导热系数与温度之间的依变关系。

4、学习用温差热电偶测量温度的方法。

5、学习热工仪表的使用方法

二、实验原理

平板式稳态导热仪的测量原理是基于一维无限大平板稳态传热模型，这种方法是把被测材料做成比较薄的圆板形或方板形，薄板的一个表面进行加热，另一个表面则进行冷却，建立起沿厚度方向的温差。

三、实验设备

实验设备如图2所示。

图2平板式稳态法导热仪的总体结构图

1.调压器2.铜板3.主加热板 4.上均热片 5.中均热片

6.下均热片7.热电偶 8.副加热板 9.数据采控系统 10.温度仪表 11.试样装置 12.循环水箱电位器 13.保温材料 14.电位器

键盘共有6个按键组成，包括为“5”、“1”、“0.1”3个数据键，“±”正负号转换键，“RST”复位键，“ON/OFF”开关键。

数据键：根据不同的功能对相应的数据进行加减，与后面的“±”正负号转换键和“shift”功能键配合使用。“±”正负号转换键：当“±”正负号转换键为“+”时，在原数据基础上加相应的数值；为“-”时，减相应的数值。“RST”复位键：复位数据，重新选择。

控制板上的四个发光二极管分别对应四路热电偶，发光二极管发光表示对应的热电偶接通。由一台调压器输出端采用并联方式提供两路输出电压，电位器对每路输出电压进行调整，作为两个加热板的输入电压。

四、实验内容

1、根据提供的实验设备仪器材料，搭建实验台，合理设计实验步骤。调整好电加热器的电压(调节调压器)，并测定相关的温度及电热器的电压等试验数据。

2、对测定的实验数据按照一定的方法测量进行数据处理，确定材料的导热系数与温度之间的依变关系公式。

3、对实验结果进行分析与讨论。

4、分析影响制导热仪测量精度的主要因素。

5、在以上分析结论的基础之上尽可能的提出实验台的改进方法。

五、实验步骤

1、利用游标卡尺测量试样的长、宽、厚度，测试样3个点的厚度，取其算术平均值，作为试样厚度和面积。

2、测量加热板的内部电阻。

3、校准热工温度仪表。

4、向水箱内注入冷却水。

5、通过调整电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率，通过4位“LED”显示主加热板和副加热板的温度，根据主加热板的温度，调整电位器改变施加在副加热板的电压，使副加热板的温度与主加热板的温度一致。利用数字电压表测量并记录主加热板电压。

6、在加热功率不变条件下, 试样下表面和循环水箱下表面的温度波动每5min不超过±1℃时，认为达到稳态。此时，记录主加热板温度、试样两面温差。

7、通过数据键输入试样面积、厚度等相关参数，由试样面积、厚度、主加热板的电阻、电压、上表面温度及上均热片的上表面温度获得试样的导热系数。

8、改变电位器改变提供给主加热板和副加热板的加热功率件，重复步骤(5至7)测量并记录多个温度下的材料导热系数。

9、关掉电源。

六、实验要求

1、采用精度不低于0.05 mm的厚度测量工具(游标卡尺)，沿试样四周测量四处的厚度，取其算术平均值，作为实验前试样厚度。

2、用酒精将试件及均热片擦洗干净并晾干，晾干后在其上均匀涂抹导热油。

3、用调压器将电压调至一定值，保持不变，经一段时间后，待跟试件上下表面接触的铜片各点温度为一定值时，即导热过程达到稳定后记录各点温度及电热器的电压。

4、改变电加热器的电压(调节调压器)，即改变电热器热量使之维持在另一个数值上，跟试件上下表面接触的铜片各点温度达到新的稳定状态后，重复第3项的测量。

5、用最小二乘法计算不同橡胶材料的导热系数随温度变化的关系式。

五、实验报告要求

1、材料温度可取材料上下表面温度的平均值，即，其中：Tw1为试样材料下表面温度，Tw2为试样上表面温度。

2、实验报告需用专用的实验报告用纸进行书写；

3、实验报告中必须包含实验目的和实验步骤；

4、实验报告中必须包括实验数据的记录；

5、实验报告中必须包括实验数据处理的具体步骤，并有材料的导热系数随温度变化的关系式及关系曲线图；

6、实验报告中必须有对实验数据结果的分析。

第四篇：影响外墙保温材料导热系数的因素主要有哪些？

影响外墙保温材料导热系数的因素主要有哪些？

建筑保温材料多为复杂的毛细多孔体,孔隙中可能充满着空气、湿空气、液态水或冰，建筑保温材料的热工性能主要取决于材料的成分、结构特点及热湿状况.对于保温材料的热物理性能,人们最为关心的是导热系数和体积热容辛即材料平均每升高温度1℃时的蓄热能力.影响材料导热系数的因素很多,如密实性,内部孔隙的大小、数量、形状,材料的湿度,材料的骨架部分的化学性质和工作温度等.其中,密度和湿度对保温材料性能的影响较大.1、密度对导热系数的影响:密度p(kg/m')即单位体积材料的质量.材料骨架成分的导热系数相差并不很大,但不同材料的导热系数却相差很大,这是由于材料中孔隙的数和性质状态不同,骨架和孔隙部分所起作用的大小不同造成的.孔隙越多,则孔隙传热的影响比率越大,骨架部分的影响就相应减小,材料整体的导热系数越小.2、湿度对导热系数的影响:保温材料所处的环境中,湿度对材料内游离水分的影响很大,材料含水量的多少以重量湿度和体积湿度来表示.保温材料的湿度状况对导热系数影响很大,因此,田护结构的防潮构造非常重要,必须保证保温材料不严重受潮,并能及时向外排出潮气.五梁禾YT无机活性墙体保温隔热系统为绿色节能材料 精选无味、无污染的天然绿色环保优质无机材料。保温层具有一定的透气性、相变性和蓄热性，导热系数低，蓄热系数高，保温隔热效果好。人居其中，冬季不会产生闷气感，夏季不会产生烘烤感，房屋通过保温隔热达到“冬暖夏凉、绿色健康、舒适宜人”

第五篇：实系数一元二次方程 教案

实系数一元二次方程

一、教学目标：

1、理解实系数一元二次方程在复数集中解的情况；会在复数集中解实系数一元二次方程。

2、掌握当0时，实系数一元二次方程根与系数的关系

3、培养类比推理的思想方法及探索精神。

二、教学重点：在复数集内解实系数一元二次方程。

三、教学难点：共轭虚根的应用

四、教学过程：

（一）复习旧知：

1、师问：我们初中学习了解一元二次方程axbxc0(a、b、cR且a0)，对这个方程，我们有哪些认识？

生答：①当b4ac0时，方程有两个不相等的实根：x②当b4ac0时，方程有两个相等的实根； ③当b4ac0时，方程无实根。

根与系数的关系：设方程的两个根为x1,x2，则有x1x2ba2222b2ab4ac2a2；，x1x2ca

2、上一节课学习了“复数的平方根与立方根”，大家知道-1的平方根是:i.师问：一元二次方程x10在复数范围内有没有解？ 师问：在复数范围内如何解一元二次方程xx10？ 引出本节课的课题：实系数一元二次方程

（二）讲授新课

1、实系数一元二次方程在复数集C中解的情况：（1）回忆求解实数范围内一元二次方程的过程

设一元二次方程axbxc0(a、b、cR且a0).222因为a0，所以原方程可变形为 x2baxca，配方得(xb2a)(2b2a2)2ca，即(xb2a)2b4ac4a2.2（1）当b4ac0时，原方程有两个不相等的实数根x2b2ab4ac2a；

（2）当b4ac0时，原方程有两个相等的实数根x22b2a；

2、师问：当b4ac0时，你能有上述过程及上节课的知识推倒出方程的根的情况吗？ 生：当b4ac4a2220，由上一堂课的教学内容知，2b4ac4a22的平方根为4acb2ai，即xb2a4acb2ai，2此时原方程有两个不相等的虚数根：x2b2a4acb2ai 为一对共轭虚数根

3、师问：b4ac0根与系数的关系成立吗？（类比，猜想）

带领学生证明根与系数的关系：x1x2ba，x1x2ca（证明）

结论：（1）实系数一元二次方程在复数范围内必有两个解：当0时，有两个实根；当0时，有一对共轭虚根.（2）韦达定理仍然适用。

例1：在复数集中解方程：（1）xx10

（2）2x4x50 学生练习：（1）x50

（2）x2x30 2222小结：强化巩固在复数范围内解实系数一元二次方程 变式：在复数集中解方程：x23x5m0(mR)小结：渗透含参问题分类讨论的思想方法。

例2：已知实系数一元二次方程2xaxb0的一个根为2i3，求a,b的值． 小结：共轭虚根及根与系数关系的应用

例3：已知x1,x2是实系数方程xxp0的两根，且满足|x1x2|3，求实数p的值。

小结：法一：题目中没有讲明根的虚实，需对根的情况分类讨论

法二：利用复数性质|z|2|z2|转化，在利用根与系数的关系，可避免对根的情况讨论。

思考题：已知关于x的实系数方程xkxk3k0有一个模为2的根，求实数k的值

（三）课堂小结：

（四）回家作业 练习册配套作业

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