实验一基本力学量的测量文档格式.docx
《实验一基本力学量的测量文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验一基本力学量的测量文档格式.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
读数时，主尺上直接读出主尺最小刻度以上的整数部分；
游标上读出主尺最小刻度以下的数值。
游标上ｎ个分格的总长度与主尺上（ｎ－１）个分格的总长度相等，以ｘ，ｙ分别表示游标与主尺上的每一格的长度，因此
。
如图１-１所示是游标上ｎ＝10的情形。
图1-1游标卡尺原理示意图
主尺与游标上每个分格之差为：
σ＝ｙ－ｘ＝
ｙ
称为游标的精度（亦叫测量的准确度），是游标卡尺的最小读数值，它可以准确地读到主尺最小分格值的
常用游标的分格值有1/10、1/20、1/50几种，相应的分度值为0.1mm、、。
测量时，根据游标“0”线所对主尺的位置，可在主尺上读出物体长度以毫米为单位的整数部分，毫米以下的长度部分由游标读出，用游标卡尺测量长度L的一般表达式为：
式中K是游标的“0”线所在处主尺上的整毫米数，a主尺的最小分度值，n是游标的第n条线与主尺的某一条线对齐（或最靠近）。
是游标卡尺的准确度，第二项n
就是从游标上读出的毫米以下的长度部分。
如图1-2中游标卡尺：
分度值为，游标的第9格与主尺的某一条线对齐，所以读数为4mm+*9=4.45mm。
图1-2游标卡尺的读数
二、螺旋测微计（千分尺）
螺旋测微计是比游标卡尺更精密的长度测量仪器。
它的量程是25mm，分度值是。
螺旋测微计结构的主要部分是微动螺旋杆，相邻螺纹距是0.5mm。
因此，当螺旋杆旋转一周时，它沿轴线方向只前进。
螺旋杆是和螺旋柄相连的，在柄上附有沿圆周的刻度（微分筒）共有50个等分格。
当螺旋柄上的刻度转过一个分格时，螺旋杆沿轴线方向前进0.5/50mm，即。
螺旋测微计的读数可分为三步：
首先读出主尺上的刻线部分；
其次读出套筒上的整刻度数；
最后估计套筒最小刻度以下部分的数值。
如图1-3（a）和（b）中螺旋测微计的读数就是采用这种规则读出来的，它们的读数分别为4.905mm和6.030mm。
图1-3螺旋测微计的读数
实验步骤：
（一）清点主要仪器
1.游标卡尺（）2.螺旋测微计（）3.待测长方块,圆球（）
（二）测量
1.游标卡尺测物体的长度：
①读出游标卡尺零点误差；
②用游标卡尺分别测出长方块的长、宽、高，分别测5次，将数据填入表①；
2.用螺旋测微计测圆球直径：
①读出螺旋测微计零点误差；
②用螺旋测微计测圆球直径10次，将所测数据填入表②中。
（三）列数据表格
表①、用游标卡尺测长方块的长、宽、高。
零点误差：
次数
测量值
1
2
3
4
5
平均值
长a（cm）
宽b（cm）
高c（cm）
表②、用螺旋测微计测圆球直径。
零点误差：
次数
6
7
8
9
10
直径D（cm）
数据处理要求
1.求出长方体的体积并求不确定度:
a）算术平均值最大误差:
;
b）标准误差:
；
∵
;
∴
2.求出小球的体积及不确定度:
3所有数据先用肖帷涅准则进行取舍一次,（当n=10,常数cn.）再计算标准误差。
4.结果表达式中的平均值=测量值的平均值-零点误差。
注意事项
１.使用游标卡尺时，量爪要卡正物体，手的推力要轻，以免尺框产生倾斜现象；
读数时要仔细寻找主尺与游标对齐的刻线，同时读数时尽量正视尺身刻度，避免视差。
２.螺旋测微计在使用前，应先将两测量面合拢，读取零点误差，并分清是正误差还是负误差，最后用以修正测量值。
测量时，当测砧与测杆（或待测物）距离较大时，可以旋动微分筒使螺杆前进，当测量面与待测物体快要接触时，应轻轻转动测力装置，当听到“喀、喀”的打滑声后，就可以停止转动开始读数。
放入待测物体时，要使螺杆中心线跟待测物的被测长度方向一致，读数时要注意防止读错整圈数。
3、在松开每个锁紧螺丝时，必须用手托住相应部分，以免其坠落和受冲击：
4、注意防止回程误差，由于螺丝和螺母不可能完全密合，螺旋转动方向改变时它的接触状态也改变，两次读数将不同，由此产生的误差叫回程误差。
为防止此误差，测量时应向同一方向转动。
思考讨论
1.说明在用游标卡尺和螺旋测微计测量时,可能出现哪些误差？
2.简述游标卡尺、螺旋测微计的读数原理
练习二固体密度的测定
1.掌握物理天平的调整和使用方法；
2.用流体静力称衡法测固体的密度；
天平，待测物体，细线，烧杯，水
实验装置
物理天平
1．使用介绍
物理天平的构造如图1－4所示，在横梁上装有三角刀口A、F1、F2，中间刀口A置于支柱顶端的玛瑙刀口垫上，作为横梁的支点。
两边刀口各有秤盘P1、P2，横梁上升或下降，当横梁下降时，制动架就会把它托住，以免刀口磨损。
横梁两端各有一平衡螺母B1、B2，用于空载调节平衡。
横梁上装有游动砝码D，用于1g以下的称量。
物理天平的规格由最大称量值和感量（或灵敏度）来表示。
最大称量值是天平允许称量的最大质量。
感量就是天平的指针从标牌上零点平衡位置转过一格，天平两盘上的质量差，灵敏度是感量的倒数，感量越小灵敏度就越高。
物理天平的操作步骤：
（1）水平调节：
使用天平时，首先调节天平底座下两个螺钉L1、L2，使水准仪中的气泡位于圆圈线的中央位置；
（2）零点调节：
天平空载时，将游动砝码拨到左端点，与0刻度线对齐。
两端秤盘悬挂在刀口上顺时针方向旋转制动旋钮Q，启动天平，观察天平是否平衡。
当指针在刻度尺S上来回摆动，左右摆幅近似相等，便可认为天平达到了平衡。
如果不平衡，反时针方向旋转制动旋钮Q，使天平制动，调节横梁两端的平衡螺母B1、B2，再用前面的方法判断天平是否处于平衡状态，直至达到空载平衡为止；
（3）称量：
把待测物体放在左盘中，右砝码盘中放置砝码，轻轻右旋制动旋钮使天平启动，观察天平向哪边倾斜，立即反向旋转制动旋钮，使天平制动，酌情增减砝码，再启动，观察天平倾斜情况。
如此反复调整，直到天平能够左右对称摆动。
然后调节游动砝码，使天平达到平衡，此时游动砝码的质量就是待测物体的质量。
称量时选择砝码应由大到小，逐个试用，直到最后利用游动砝码使天平平衡。
2．维护方法
（1）天平的负载量不得超过其最大称量值，以免损坏刀口或横梁；
（2）为了避免刀口受冲击而损坏，在取放物体、取放砝码、调节平衡螺母以及不使用天平时，都必须使天平制动。
只有在判断天平是否平衡时才将天平启动。
天平启动或制动时，旋转制动旋钮动作要轻；
（3）砝码不能用手直接取拿，只能用镊子间接挟取。
从秤盘上取下后应立即放入砝码盒中；
（4）天平的各部分以及砝码都要防锈、防腐蚀，高温物体以及有腐蚀性的化学药品不得直接放在盘内称量；
（5）称量完毕将制动旋钮左旋转，放下横梁，保护刀口。
一、测定规则形状固体的密度
设用天平测出固体质量为m，用长度测量仪器测出长度求出体积为V，则该固体的密度即可求出为
二、测定不规则形状固体的密度
对于密度大于水且不溶于水的不规则形状固体，其体积可用天平来测定，但要用流体静力称衡法来确定。
方法如下：
用天平称出物体在空气中的质量m，然后用一根细线把物体拴好浸入水中（如图1-5），用天平称出物体悬浮在水中的质量为m1，则物体在水中受到的浮力为
根据阿基米德原理：
浮力的大小等于物体排开同体积水的重量，即
联立上两式，得物体体积为
由此可得物体的密度
式中
为水在t℃时的密度，见附录。
实验步骤
（一）清点主要仪器
1.物理天平（）2.烧杯（）
3.待测金属块4.温度计（）
（二）测量
1.调节物理天平：
2.测定规则形状固体的密度:
将待测长方体体放在左盘上，在右盘上加砝码，称出待测物质量m;
练习一已测出体积V,代入公式即可求出该固体密度。
3.用流体静力称衡法测不规则形状固体的密度：
①将待测物体放在左盘上，在右盘上加砝码，称出待测物质量m。
②将烧杯装上水，放在木托盘上，待测物用细线悬吊在水中，称出待测物在水中的质量m1；
③用温度计测出水的温度；
④将数据填入表一中。
表一.用流体静力称衡法测固体的密度
不规则形状固体
测量值
偏差
空气中质量m
浸入水中时质量m1
1、水的密度由水温根据书后附表1查出。
2、误差传递公式：
；
可令
使用物理天平称衡物体质量时，称衡前要进行调整。
称衡时，被称物体放在左盘，砝码放在右盘，加减砝码，必须使用镊子。
放取物体和砝码时，移动游码或调节水平时，都要将横梁止动，以免损坏刀口。
砝码用后要及时放回原位，以免丢失或污损。
问题讨论
1．使用物理天平应注意哪几点？
怎样消除天平两臂不等而造成的系统误差？
2．分析造成本实验误差的主要原因有哪些？
3、设计一种测量微小颗粒状固体密度的方案。
升级会员 