物理实验设计与应用 （初中）

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1、物理实验设计与应用（初中）朱炯明上海师范大学数理信息学院我们的实验室物理实验设计与应用二长度测量三密度的测定五用单摆法测重力加速度二长度测量实验目的实验原理实验内容思考题附录实验目的本实验的长度测量所涉及到的测长量具和方法是日常生活、工作中最常用的，也是最基本的。同时也是现代高精度测量仪器的基本组元之一，是一切测量的基础。通过本实验的学习，要掌握游标卡尺、千分尺和读数显微镜的构造特点、规格性能、读数原理、使用方法以及维护知识等，并注意在以后的实验中恰当地选择使用。实验原理1.游标卡尺2.螺旋测微计（千分尺）3.读数显微镜1.游标卡尺（1）游标卡尺的结构（2）游标读数原理（3）游标卡

2、尺的读数读数零点修正游标卡尺的结构游标是为了提高角度、长度微小量的测量精度而采用的一种读数装置。测量用的游标卡尺就是用游标原理制成的典型量具。游标卡尺的外形结构如图2-1所示。游标量具是由主尺（固定不动）和沿主尺滑动的游标尺组成的。游标卡尺的结构(1)深度尺(2)尺身(3)尺框(4)固定螺栓(5)下量爪(6)游标(7)刀口型量爪图2-1游标卡尺的结构当拉动尺框(3)时，两个量爪做相对移动而分离，其距离大小的数值从游标(6)和尺身(2)上读出下量爪(5)用于测量各种外尺寸刀口型量爪(7)用于测量深度不深于12mm的孔的直径和各种内尺寸深度尺(1)同定在尺框(3)的背面，能随着尺框在尺

3、身(2)的导槽(在尺身背面)内滑动，用于测量各种深度尺寸，测量时，尺身(2)的端面A是测定定位基准游标读数原理游标量具的组成主尺（固定不动）游标尺（沿主尺滑动）游标分度值：主尺一格（两条相邻刻线间的距离）的宽度与游标尺一格的宽度之差游标卡尺的主尺刻度为每格lmm，游标分度值有0.10mm、0.05mm、0.02mm三种游标读数原理十分游标：把游标尺等分为十个分格图2-2是它的读数原理示意图：游标上有10个分格，其总长正好等于主尺的9个分格。主尺上一个分格是1mm，因此游标上10个分格的总长等于9mm．它一个分格长度是0.9mm，与主尺一格的宽度之差（游标分度值）为0.10mm。图2

4、-2游标读数原理从图2-2(a)中两尺（游标尺和主尺）的“0”线对齐开始向右移动游标尺移动0.1mm，两尺的第一根线对齐，两根“0”线相距为0.1mm移动0.2mm，第二根线对齐，“0”线相距0.2mm移动0.9mm，第九根线对齐，“0”线相距0.9mm该值就是游标尺在该位置时主尺的小数值图2-2游标读数原理利用游标原理可以准确地判断游标尺的“0”线与主尺上刻线间相互错开的距离，该距离的大小，就是主尺的小数值当量爪(5)之间夹一纸片时，游标尺上第二根线与主尺第二根线对齐，则纸片厚度为0.2mm见图2-2(b)图2-2游标卡尺的读数整数值：游标尺的“0”线是读毫米的基准，主尺上挨近游

5、标“0”线左边最近的那根刻线的数字就是主尺的毫米值小数值：游标尺上哪一根线与主尺上的刻线对齐，将该线的序号乘游标分度值（也可在游标尺上直接读出）测量值：将整数和小数相加（见图2-3）图2-3游标卡尺的读数读数时要注意主尺上刻的数字是厘米数例如：主尺上刻度13是表示13cm，即130mm游标尺上刻的数字是游标分度值例如：刻度0.05mm、0.02mm和0.10mm分别表示游标分度值为0.05mm、0.02mm和0.10mm图2-3游标卡尺的读数从图中看到整数是132mm，因为主尺的第132根刻度线挨近游标尺的“0”线的左边小数是0.05mm×9=0.45mm，因为游标尺的第9根刻度线

6、与主尺上的一根刻度线对齐故两次读数之和为132.45mm图2-3游标卡尺的读数（零点修正）零点修正测量之前，检查游标尺和主尺在量爪(7)合拢时，零线是否重合如不重台，应记下零点读数加以修正例如，零点读数为I0，测量读数值为I1，则待测量I=I1-I0（I0可正可负）2.螺旋测微计（千分尺）千分尺的结构千分尺的读数原理图2-4千分尺千分尺的结构1.测砧2.测微螺杆3.固定套筒4.微分筒5.测力装置6.锁紧装置7.护板8.后盖图2-4千分尺的结构固定套筒上的标尺刻度在水平基线的上下上面刻度线是mm数，下面刻度线在上面二刻线之中，表示0.5mm微分筒端部圆周上等分50个刻度千分尺结构的主

7、要部件是一个高精度螺旋丝杆，螺距是0.5mm。根据螺旋推进原理，微分筒转过一周，测微螺杆位移一个螺距距离0.5mm微分筒转过一分度，相当于测微螺杆位移0.5mm／50=0.01mm千分尺的读数原理读千分尺和读游标尺一样，也分三步：读整数读小数求和图2-5读整数微分筒的端面是读取整数的基准微分筒端面左边固定套筒上露出的刻线的数字就是主尺的读数，即整数图2-5读小数固定套筒的基线是读取小数的基准微分筒上是哪一条剡线与固定套筒的基线对齐如果固定套简上的0.5mm刻线没有露出