长度与固体密度测量实验报告材料带大数据.docx

1、长度与固体密度测量实验报告材料带大数据曲阜师大学实验报告实验日期：2020.5.17 实验时间：8：30-12：00：方小柒 学号：*实验题目：长度与固体密度测量实验一、实验目的：1了解游标卡尺、螺旋测微器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。2学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。3学会物理天平的使用。4掌握测定固体密度的方法。二、实验仪器：螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜、读数显微镜三、实验容：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。四、实验原理：1.游标卡尺构造与读数原理游标卡尺主要由两局部构成，如(图1

2、)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。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个分度格的长度一样，假如主尺上最小分度为a，游标上最小分度值为b，如此有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：(2)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49 mm与游标上50格相当，见图2。五十分游标的精度值游标上刻有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

3、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(3)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，=1mm。图3所示的情况，即。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

4、即可读数。游标卡尺使用须知事项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、测量爪、尾尺。3校正零点读数。假如量爪A、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如下图所示。它的量程是25mm，分度值是。螺旋测微器结构的主要局部是一个微螺旋杆。螺距是0.5 mm。因此，当螺旋杆旋一周时，它沿轴线方向只前进。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

5、分为50格，螺旋杆沿轴线方向前进0.01 mm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。螺旋测微计的读数方法：1测量前后应进展零点校正，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，以下由微分套筒读出，并估读到量级。3要特别注意主尺上半毫米刻线，如果它露出到套筒边缘，主尺上就要读出的数。螺旋测微器使用须知事项：1使用前，首先要弄清其规格，选用适宜的量程。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

6、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。否如此易损伤测微螺杆。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；5.分

7、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。读数显微镜使用须知事项：(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，防止产生空程误差。五、实验步骤：、流程简述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。、线上操作(1)主窗口介绍成功进入实验场景窗体，实验场景的主窗体如如下图所示：长度与密度测量实验主场景视图(2)测量铁丝的直径鼠标左键双击打开螺旋测微器大视图，点击开始测量按钮，对铁丝直径进展测量；(3)测量空心圆柱体的外径、径、高度。鼠标左键双击打开游标卡

8、尺大视图，点击开始测量按钮，分别对空心圆柱体的外径进展测量：径进展测量：高度进展测量：(4)测量金属丝直径鼠标左键双击打开读数显微镜大视图，点击放置金属丝按钮，将金属丝放置显微镜镜筒下方；鼠标左键点击金属丝模块中的左右和旋转箭头，将金属丝移动到目镜视野之中；鼠标点击反射镜旋钮调节目镜最明亮，点击物镜调焦旋钮改变镜筒高度直至物体最清晰；鼠标点击打开目镜镜筒紧固螺丝，点击目镜镜筒调节目镜中叉丝的角度水平竖直，点击目镜调焦旋钮至叉丝清晰可见；鼠标左键点击改变金属丝的角度至与叉丝一边相切；朝着一个方向一定显微镜镜筒的位置，直到叉丝与物体相切，记下第一个切点的位置；一样方向移动至另一个相切的位置，记下位

9、置读数；六、实验数据：游标卡尺仪实验参数：B类不确定度Ub=U仪=0.02mm.螺旋测微器实验参数：B类不确定度Ub=U仪=0.004mm.读数显微镜实验参数：B类不确定度Ub=U仪=0.004mm.1.螺旋测微器测铁丝直径1螺旋测微器零点读数(mm):2相关数据测量次数123456直径d(mm)1015116123铁丝直径平均值d=mm 4铁丝直径的不确定度Ud=55铁丝直径表达式: d=(dUd1356铁丝直径的相对不确定度Ud/d(%)=13=0.12%2.游标卡尺测空心圆柱径高度1游标卡尺零点读数mm=2相关数据测量次数123456高h(mm)682.08882.1068径d(mm)1

10、2.7212.74外径D(mm)V1= V2= V3=V4= V5=V6=3计算确定的值项目高度径外径平均度mm不确定度mm4计算空心圆柱体积Vmm3=5计算体积相对不确定度UV/V=6计算体积的不确定度UV=7圆柱体积表达式： V= 3.读数显微镜测量金属丝读数d1相关数据123456左读数d1(mm)222222右读数d2(mm)222222直径d=|d1-d2|0.7130.7510.7550.7630.7610.7552金属丝直径平均值d= 0.750 3金属丝直径的A类不确定度UA(mm)= 0.02 4金属丝直径的不确定度U(mm)= 0.02 5金属丝直径表达式：6金属丝直径的相对不确定度E(%)=750100%=2.7%七、思考题：1.螺旋测微器与游标卡尺的精度分别是多少？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：螺旋测微器测量数值不太大，精度要求较高的物体长度游标卡尺测量长度、外径、深度3.用读数显微镜测量物体宽度时，假如物体未与显微镜镜筒移动的方向相垂直，会对测得的数值造成何种影响？答：会造成测量值偏大，造成实验误差