(科大奧銳實驗平臺)長度與固體密度測量實驗實驗報告（實驗滿分內(nèi)含實驗數(shù)據(jù)截圖）

1、(科大奧銳實驗平臺)長度與固體密度測量實驗實驗報告（實驗總分值內(nèi)含實驗數(shù)據(jù)截圖） 學(xué)生姓名 休向凡 學(xué) 號 xxx 成績 系（院）別 電氣與機械工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 xxx 課程名稱 大學(xué)物理實驗 實驗日期 0 202x 年 3 3 月 0 20 日 組 別 合作者 實 驗 室 網(wǎng)絡(luò)仿真 實驗臺號 指導(dǎo)教師 xxx 實驗名稱長度的測量實驗 【實驗?zāi)康摹?1. 掌握 游標(biāo)卡尺 、 螺旋 測微器以及顯微鏡的使用方法和讀數(shù)規(guī)那么; ; 2. 進(jìn)一步熟悉 不確定度 及 有效數(shù)字 的根本 概念; ; 3. 了解選用 測量儀器 的一般原那么; ; 4. 長度是最根本的物理量。在各種各

2、樣的長度測量儀器中，它們的外觀雖然不同，但其標(biāo)度大都是以一定的長度來劃分的。密度是表征物體特征的重要物理量，因而密度的測量對物體性質(zhì)的研究起著重要的作用。 【儀器設(shè)備】 游標(biāo)卡尺，螺旋測微器，顯微鏡，圓環(huán)，空心圓柱體，鐵絲， 金屬絲。（以上均 在科大奧銳模擬平臺上進(jìn)行） 【實驗原理】 1. 游標(biāo)卡尺構(gòu)造及讀數(shù)原理 游標(biāo)卡尺主要由兩局部構(gòu)成，如( (圖 圖 1) 所示：在一毫米為單位的主尺上附加一個能夠滑動的有刻度的小尺（副尺），叫游標(biāo)，利用它可以把主尺估讀的那位數(shù)值較為準(zhǔn)確地讀出來。 游標(biāo)卡尺在構(gòu)造上的主要特點是：游標(biāo)上 n n 個分度格的總長度與主尺上（n n- -1 1 ）個分度格的長度相

3、同，假設(shè)主尺上最小分度為 a a ，游標(biāo)上最小分度值為 b b ，那么有 nb = （n n- - 1)a (1) 那么主尺與游標(biāo)上每個分格的差值（游標(biāo)的精度值或游標(biāo)的最小分度值 ）是： 常用的游標(biāo)是五十分游標(biāo) (n=50 。另有 0 10 分度的、 0 20 分度的、 50分度游標(biāo)卡尺) ) ，即主尺上 m 49 mm 與游標(biāo)上 0 50 格相當(dāng)，見圖 2 2 。五十分游標(biāo)的精度值 =0.02mm 游標(biāo)上刻有 0 0 、l l 、2 2 、3 3 、 、9 9 ，以便于讀數(shù)。毫米以上的讀數(shù)要從游標(biāo) “0” 刻度線在主尺上的位置讀出， 毫米以下的數(shù)由游標(biāo)（副尺）讀出。即：先從游標(biāo)卡尺 “0”

4、刻度線在主尺的位置讀出毫米的整數(shù)位，再從游標(biāo)上讀出毫米的小數(shù)位。 游標(biāo)卡尺測量長度 l l 的普遍表達(dá)式為 式中，k k 是游標(biāo)的 “0” 刻度線所在處主尺刻度的整刻度（毫米）數(shù) ，n n 是游標(biāo)的第 n n 條線與主尺的某一條線重合， =1mm 。圖 3 3 所示的情況，即 l=21.58mm 。 在用游標(biāo)卡尺測量之前，應(yīng)先把量爪 a a 、b b 合攏，檢查游標(biāo)的 “0” 刻度線是否與主尺的 “0” 刻度線重合。如不重合，應(yīng)記下零點讀數(shù)，加以修正，即待測量 l=l1- - l0， 。其中，1 l1 為未作零點修正前的讀數(shù)值，0 l0 為零點讀數(shù)。0 l0 可以正，也可以負(fù)。使用游標(biāo)卡尺時，

5、可一手拿物體，另一手持尺，如圖 4 4 所示。要特別注意保護(hù)量爪不被磨損。使 用時輕輕把物體卡住即可讀數(shù)。 游標(biāo)卡尺使用考前須知 （1 1 ）使用前，首先要弄清其規(guī)格 （2 2 ）根據(jù)被 測對象情況，決定使用外測量爪、內(nèi)測量爪、尾尺。 （3 3 ）校正零點讀數(shù)。假設(shè)量爪 a a 、接觸時，游標(biāo) 0 0 線與主線不重合，應(yīng)找出修正量，然后再使用。 （4 4 ）注意保護(hù)量爪，預(yù)防卡口磨損。為此測量時不應(yīng)將待測物卡得太緊。 （5 5 ）用畢將其固定螺絲松開，然后將游標(biāo)卡尺放入包裝盒。 2. 螺旋測微器( ( 千分尺) ) 常見的螺旋測微器如下列圖所示。它的量程是 25mm ，分度值是 0.01mm。

6、 。 螺旋測微器結(jié)構(gòu)的主要局部是一個微螺旋桿。螺距是 0.5 mm 。因此，當(dāng)螺旋桿旋一周時，它沿軸線方向只前進(jìn) 0.5mm 。 1. 尺架 2. 測砧 3. 測微螺 桿 4. 鎖緊裝置 5. 固定套筒 6. 微分筒 7. 棘輪 8. 螺母套管 9. 被測物 螺旋柄圓周上，等分為 0 50 格，螺旋桿沿軸線方向前進(jìn) m 0.01 mm 時螺旋柄圓周上的刻度轉(zhuǎn)過一個分格，這就是所謂機械放大原理。 測量物體長度時，應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動螺旋柄后端的棘輪旋柄，推動螺旋桿，把待測物體剛好夾住時讀數(shù)，可以從固定標(biāo)尺上讀出整格數(shù)（每格0.5mm ）。 螺旋測微計的讀數(shù)方法： （1 1 ）測量前后應(yīng)進(jìn)行零點校正，即以后

7、要從測量讀數(shù)中減去零點讀數(shù)。零點讀數(shù)時順刻度序列記為正值，反之為負(fù)值。 （2 2 ）讀數(shù)時由主尺讀整刻度值，m 0.5mm 以下由微分套筒讀出，并估讀到 m 0.001mm 量級。 （3 3 ）要特別注意主尺上半毫米刻線，如果它露出到套筒邊緣，主尺上就要讀出 m 0.5mm 的數(shù)。 螺旋測微器使用考前須知： （1 1 ）使用前，首先要弄清其規(guī)格，選用適宜的量程。 （2 2 ）校正零點讀數(shù)。 （3 3 ）先用粗測旋鈕使測頭小砧接近被測物，后用微調(diào)旋鈕使測頭小砧接觸被測物。聽到“喀”、“喀”止動聲后停止旋轉(zhuǎn)。否那么易損傷測微螺桿。 （4 4 ）讀數(shù)時要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經(jīng)露出。

8、 （5 5 ）測量完畢應(yīng)使測微螺桿與測砧之間留有空隙，以防因熱膨脹損壞螺紋。 3. 讀數(shù) 顯微鏡 讀數(shù)顯微鏡是用來測量微小距離或微小距離變化的。其構(gòu)造分為觀察被測物體的顯微鏡和讀數(shù)的螺旋測微裝置。讀數(shù)顯微鏡的量程一般為50mm ，分度值是 0.01mm, 可估讀到 0.001mm 。 讀數(shù)顯微鏡的使用： 1. 將讀數(shù)顯微鏡適當(dāng)安裝，對準(zhǔn)待測物； 2. 調(diào)節(jié)顯微鏡的目鏡，以清楚地看到叉絲（或標(biāo)尺）； 3. 調(diào)節(jié)顯微鏡物鏡焦距，使被測物體成像清晰； 4. 旋轉(zhuǎn)測微手輪，使叉絲豎線與被測物體的兩端面相切； 5. 分別讀出相切時標(biāo)尺所對應(yīng)的讀數(shù) 1 l1 和 l2 ，兩者讀數(shù)之差l=l1- -2 l2

9、 即被測物體的長度。 讀數(shù)顯微鏡使用考前須知： (1) 測量時，顯微鏡移動方向與待測長度平行。 (2) 同次測量中，測微手輪須恒定向一個方向旋轉(zhuǎn)，防止產(chǎn)生空程誤差。 【實驗過程】 1. 螺旋測微計的讀數(shù)方法： （1 1 ）測量前后應(yīng)進(jìn)行零點校正，即以后要從測量讀數(shù)中減去零點讀數(shù)。零點讀數(shù)時順刻度序列記為正值，反之為負(fù)值。 （2 2 ）讀數(shù)時由主尺讀整刻度值，m 0.5mm 以下由微分套筒讀出，并估讀到 m 0.001mm 量級。 （3 3 ）要特別注意主尺上半毫米刻線，如果它露出到套筒邊緣，主尺上就要讀出 m 0.5mm 的數(shù)。 螺旋測微器使用考前須知： （1 1 ）使用前，首先要弄清其規(guī)格，

10、選用適宜的量程。 （2 2 ）校正零點讀數(shù)。 （3 3 ）先用粗測旋鈕使測頭小砧接近被測物，后用微調(diào)旋鈕使測頭小砧接觸被測物。聽到“喀”、“喀”止動聲后停止旋轉(zhuǎn)。否那么易損傷測微螺桿。 （4 4 ）讀數(shù)時要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經(jīng)露出。 （5 5 ）測量完畢應(yīng)使測微螺桿與測砧之間留有空隙，以防因熱膨脹損壞螺紋。 2. 讀數(shù)顯微鏡的使用： 1. 將讀數(shù)顯微鏡適當(dāng)安裝，對準(zhǔn)待測物； 2. 調(diào)節(jié)顯微鏡的目鏡，以清楚地看到叉絲（或標(biāo)尺）； 3. 調(diào)節(jié)顯微鏡物鏡焦距，使被測物體成像清晰 4. 旋 轉(zhuǎn)測微手輪，使叉絲豎線與被測物體的兩端面相切； 分別讀出相切時標(biāo)尺所對應(yīng)的讀數(shù) 1 l1 和

11、 l2 ，兩者讀數(shù)之差l=l1- -2 l2 即被測物體的長度。 6. 讀數(shù)顯微鏡使用考前須知： (1) 測量時，顯微鏡移動方向與待測長度平行。 (2) 同次測量中，測微手輪須恒定向一個方向旋轉(zhuǎn)，防止產(chǎn)生空程誤差。 游標(biāo)卡尺讀數(shù)： 常用的游標(biāo)是五十分游標(biāo) (n=50 。另有 0 10 分度的、 0 20 分度的、 50分度游標(biāo)卡尺) ) ，即主尺上 m 49 mm 與游標(biāo)上 0 50 格相當(dāng)，見圖 2 2 。五十分游標(biāo)的精度值 =0.02mm 游標(biāo)上刻有 0 0 、l l 、2 2 、3 3 、 、9 9 ，以 便于讀數(shù)。毫米以上的讀數(shù)要從游標(biāo) “0” 刻度線在主尺上的位置讀出，毫米以下的數(shù)由

12、游標(biāo)（副尺）讀出。即：先從游標(biāo)卡尺 “0” 刻度線在主尺的位置讀出毫米的整數(shù)位，再從游標(biāo)上讀出毫米的小數(shù)位。 調(diào)整好儀器初始狀態(tài)之后，開始實驗： 1. 用游標(biāo)卡尺測量空心圓柱體的體積。 2. 用螺旋測微器測量鐵絲直徑。 3. 用讀數(shù)顯微鏡測量金屬絲的直徑。 【原始記錄】 【數(shù)據(jù)處理】 圓柱內(nèi)徑： 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 d 8.00 sd 0 sd 0 ud 0 d 8.00 圓柱外徑： 24.95 24.95 24.95 24.95 24.95 24.95 d24.95 sd 0 sd 0 ud 0 d 24.95。 。從此可看出，在測量時候誤差不能防止，

13、只能縮小。 各類不確定度如下列圖： 【結(jié)果分析】 游標(biāo)卡尺: : 它是 精密量具 ，推拉游標(biāo)尺時不要用力過大，測量中不要弄傷刀口和鉗口; ; 用完后要放回盒內(nèi)，不許放在潮濕的地方，只有這樣才能保持它的 準(zhǔn)確度 ，延長使用期限。 螺旋測微計 :1 ，測量時必須用棘輪作為 保護(hù)裝置 ，當(dāng)測微螺旋桿即將接觸到被測物時，應(yīng)旋轉(zhuǎn)棘輪，并發(fā)出咔咔聲。即可讀書。 2. 用完放回 儀器 時，應(yīng)使測量鉗口 a a 、b b 面間保持 m 1mm 以上的空隙。 【問題討論】 1. 螺旋測微器與游標(biāo)卡尺的精度分別是多少？ 答：螺旋測微器精度為 0.001. 而游標(biāo)卡尺常用的游標(biāo)是五十分游標(biāo)(n=50 。另有 0 10 分度的、 0 20 分度的、 0 50 分度游標(biāo)卡尺) ) ，即主尺上49 mm 與游標(biāo)上 5