(科大奥锐实验平台)长度与固体密度测量实验实验报告（实验满分，内含实验数据截图）.doc

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学生姓名休向凡学号XXX成绩系（院）别电气与机械工程学院专业电气工程及其自动化班级XXX课程名称大学物理实验实验日期2020年3月20日组别合作者实验室网络仿真实验台号指导教师XXX实验名称＿＿＿＿长度的测量实验＿＿＿＿＿＿＿＿【实验目的】1.掌握游标卡尺、螺旋测微器以及显微镜的使用方法和读数规则;2.进一步熟悉不确定度及有效数字的基本概念;3.了解选用测量仪器的一般原则;4.长度是最基本的物理量。在各种各样的长度测量仪器中，它们的外观虽然不同，但其标度大都是以一定的长度来划分的。密度是表征物体特征的重要物理量，因而密度的测量对物体性质的研究起着重要的作用。-18- 【仪器设备】游标卡尺，螺旋测微器，显微镜，圆环，空心圆柱体，铁丝，金属丝。（以上均在科大奥锐模拟平台上进行）【实验原理】1.      游标卡尺构造及读数原理游标卡尺主要由两部分构成，如(图1)所示：在一毫米为单位的主尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺（副尺），叫游标，利用它可以把主尺估读的那位数值较为准确地读出来。-18- 游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上N个分度格的总长度与主尺上（N-1）个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为a，游标上最小分度值为b，则有Nb=（N-1)a(1)那么主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）是：常用的游标是五十分游标(N=50。另有10分度的、 20分度的、 50分度游标卡尺)，即主尺上49mm与游标上50格相当，见图2。五十分游标的精度值δ=0.02mm．游标上刻有0、l、2、3、…、9，以便于读数。毫米以上的读数要从游标“0”-18- 刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。即：先从游标卡尺“0”刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位，再从游标上读出毫米的小数位。游标卡尺测量长度l的普遍表达式为式中，K是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数，n是游标的第n条线与主尺的某一条线重合，α=1mm。图3所示的情况，即l=21.58mm。在用游标卡尺测量之前，应先把量爪A、B合拢，检查游标的“0”刻度线是否与主尺的“0”刻度线重合。如不重合，应记下零点读数，加以修正，即待测量l=l1-l0。其中，l1为未作零点修正前的读数值，l0为零点读数。l0-18- 可以正，也可以负。使用游标卡尺时，可一手拿物体，另一手持尺，如图4所示。要特别注意保护量爪不被磨损。使用时轻轻把物体卡住即可读数。游标卡尺使用注意事项（1）使用前，首先要弄清其规格 （2）根据被测对象情况，决定使用外测量爪、内测量爪、尾尺。（3）校正零点读数。若量爪A、Ｂ接触时，游标0线与主线不重合，应找出修正量，然后再使用。（4）注意保护量爪，预防卡口磨损。为此测量时不应将待测物卡得太紧。（5）用毕将其固定螺丝松开，然后将游标卡尺放入包装盒。2. 螺旋测微器(千分尺)常见的螺旋测微器如下图所示。它的量程是25mm，分度值是0.01mm。螺旋测微器结构的主要部分是一个微螺旋杆。螺距是0.5mm。因此，当螺旋杆旋一周时，它沿轴线方向只前进0.5mm。1.尺架 2.测砧 3.测微螺杆 4.锁紧装置5.固定套筒 6.微分筒 7.棘轮 8.螺母套管 9.被测物螺旋柄圆周上，等分为50格，螺旋杆沿轴线方向前进0.01mm-18- 时螺旋柄圆周上的刻度转过一个分格，这就是所谓机械放大原理。测量物体长度时，应轻轻转动螺旋柄后端的棘轮旋柄，推动螺旋杆，把待测物体刚好夹住时读数，可以从固定标尺上读出整格数（每格0.5mm）。螺旋测微计的读数方法：（1）测量前后应进行零点校正，即以后要从测量读数中减去零点读数。零点读数时顺刻度序列记为正值，反之为负值。（2）读数时由主尺读整刻度值，0.5mm以下由微分套筒读出，并估读到0.001mm量级。（3）要特别注意主尺上半毫米刻线，如果它露出到套筒边缘，主尺上就要读出0.5mm的数。螺旋测微器使用注意事项：（1）使用前，首先要弄清其规格，选用合适的量程。 （2）校正零点读数。（3）先用粗测旋钮使测头小砧接近被测物，后用微调旋钮使测头小砧接触被测物。听到“喀”、“喀”-18- 止动声后停止旋转。否则易损伤测微螺杆。（4）读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。（5）测量完毕应使测微螺杆与测砧之间留有空隙，以防因热膨胀损坏螺纹。3. 读数显微镜读数显微镜是用来测量微小距离或微小距离变化的。其构造分为观察被测物体的显微镜和读数的螺旋测微装置。读数显微镜的量程一般为50mm，分度值是0.01mm,可估读到0.001mm。 读数显微镜的使用：1.将读数显微镜适当安装，对准待测物；2.调节显微镜的目镜，以清楚地看到叉丝（或标尺）；3.调节显微镜物镜焦距，使被测物体成像清晰；4.旋转测微手轮，使叉丝竖线与被测物体的两端面相切；-18- 5.分别读出相切时标尺所对应的读数L1和 L2，两者读数之差△L=L1-L2即被测物体的长度。读数显微镜使用注意事项：(1) 测量时，显微镜移动方向与待测长度平行。(2) 同次测量中，测微手轮须恒定向一个方向旋转，避免产生空程误差。。 【实验过程】1.螺旋测微计的读数方法：（1）测量前后应进行零点校正，即以后要从测量读数中减去零点读数。零点读数时顺刻度序列记为正值，反之为负值。（2）读数时由主尺读整刻度值，0.5mm以下由微分套筒读出，并估读到0.001mm量级。（3）要特别注意主尺上半毫米刻线，如果它露出到套筒边缘，主尺上就要读出0.5mm的数。螺旋测微器使用注意事项：（1）使用前，首先要弄清其规格，选用合适的量程。-18- （2）校正零点读数。（3）先用粗测旋钮使测头小砧接近被测物，后用微调旋钮使测头小砧接触被测物。听到“喀”、“喀”止动声后停止旋转。否则易损伤测微螺杆。（4）读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。（5）测量完毕应使测微螺杆与测砧之间留有空隙，以防因热膨胀损坏螺纹。2.读数显微镜的使用：1.将读数显微镜适当安装，对准待测物；2.调节显微镜的目镜，以清楚地看到叉丝（或标尺）；3.调节显微镜物镜焦距，使被测物体成像清晰4.旋转测微手轮，使叉丝竖线与被测物体的两端面相切；分别读出相切时标尺所对应的读数L1和L2，两者读数之差△L=L1-L2即被测物体的长度。6.读数显微镜使用注意事项：(1)测量时，显微镜移动方向与待测长度平行。(2)同次测量中，测微手轮须恒定向一个方向旋转，避免产生空程误差。游标卡尺读数：-18- 常用的游标是五十分游标(N=50。另有10分度的、20分度的、50分度游标卡尺)，即主尺上49mm与游标上50格相当，见图2。五十分游标的精度值δ=0.02mm．游标上刻有0、l、2、3、…、9，以便于读数。毫米以上的读数要从游标“0”刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。即：先从游标卡尺“0”刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位，再从游标上读出毫米的小数位。调整好仪器初始状态之后，开始实验：1. 用游标卡尺测量空心圆柱体的体积。2. 用螺旋测微器测量铁丝直径。3. 用读数显微镜测量金属丝的直径。 【原始记录】-18- -18- -18- 【数据处理】圆柱内径：8.008.008.008.008.008.00d8.00sd0sd0ud0d8.00圆柱外径：24.9524.9524.9524.9524.9524.95D24.95sd0sd0ud0d24.95。从此可看出，在测量时候误差不能避免，只能缩小。各类不确定度如下图：-18- -18- 【结果分析】游标卡尺:它是精密量具，推拉游标尺时不要用力过大，测量中不要弄伤刀口和钳口;用完后要放回盒内，不许放在潮湿的地方，只有这样才能保持它的准确度，延长使用期限。螺旋测微计:1，测量时必须用棘轮作为保护装置，当测微螺旋杆即将接触到被测物时，应旋转棘轮，并发出咔咔声。即可读书。2.用完放回仪器时，应使测量钳口A、B面间保持1mm以上的空隙。-18- 【问题讨论】1.螺旋测微器与游标卡尺的精度分别是多少？答：螺旋测微器精度为0.001.而游标卡尺常用的游标是五十分游标(N=50。另有10分度的、20分度的、50分度游标卡尺)，即主尺上49mm与游标上50格相当，见图2。五十分游标的精度值δ=0.02mm．游标上刻有0、l、2、3、…、9，以便于读数。毫米以上的读数要从游标“0”刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。2.何时需要使用到螺旋测微器，何时需要使用到游标卡尺？答：当测量不规则外径时候，可以使用螺旋测微器；当要测得物体内外径时候可以用游标卡尺。-18- -18- -18-