长度与固体密度测量实验报告材料带大数据.docx

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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）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49mm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，α=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、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0.5mm。

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，等分为50格，螺旋杆沿轴线方向前进0.01mm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：

Ⅰ、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。

Ⅱ、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

1

2

3

4

5

6

直径d（mm）

10

15

11

6

12

〔3〕铁丝直径平均值d=mm

〔4〕铁丝直径的不确定度Ud=5

〔5〕铁丝直径表达式:

d=（d±Ud13±5

〔6〕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

1

2

3

4

5

6

高h（mm）

6

82.08

8

82.10

6

8

径d（mm）

12.72

12.74

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〔mm〕

〔4〕计算空心圆柱体积V〔mm^3〕=

〔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d

〔1〕相关数据

1

2

3

4

5

6

左读数d1（mm）

2

2

2

2

2

2

右读数d2（mm）

2

2

2

2

2

2

直径d=|d1-d2|

0.713

0.751

0.755

0.763

0.761

0.755

〔2〕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（%）=750×100%=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