实验-力学基本测量

实验一、力学基本测量预习要求：1、撰写预习报告，写明实验目的、简要叙述实验原理及方案。见教材19-24页。2、了解钢板尺、游标卡尺、螺旋测微器的基本结构、测量原理（游标卡尺的差视法、螺旋测微器的机械放大方法）、读数方法（50分度游标卡尺主尺及游标，螺旋测微器固定套筒及微分筒）。物理天平构造、测量原理、调节方法。实验内容：（1）选取不同起始位置，用米尺测量长方体的长L共6次，求长度。仪器参数：钢板尺（最小分度1mm，量程0~150mm）.⑵用游标卡尺测量圆环的内径D内、外径D外、高卜各6次，求体积及误差。仪器参数：游标卡尺型号I型（最小分度0.02mm，量程0~150.00mm.）；（3）用千分尺测量钢球的直径D6次，求体积。仪器参数：千分尺（最小分度）.01mm，量程0~250.00mm）（4）单次称衡金属块在空气中和水中的质量m、m”求金属密度及测量误差。仪器参数：物理天平（量程500g，最小分度值0.05g）注意事项：1、用米尺测量时，要将有刻度的一面与被测物体平面贴紧、对齐、正视读数，要尽量避免视差。2、游标卡尺在使用前，要看主、副尺的零线是否对齐，如果有零差要注意正负。不能用游标卡尺测量粗糙物体，不能将刀口卡住物体来回移动。3、记下千分尺的初读数并注意修正。当测微螺杆即将接触到被测物时，应旋转棘轮，听到咔咔声停止旋转，进行读数。测完后将螺杆退回几转留出空隙，以免热胀使杆变形。4、物理天平使用前必须调零、调平衡；称衡中使用起动旋钮要轻升轻放；调节平衡螺母、加减砝码、更换被测物、移动游码时，必须横梁放下进行；严禁用手拿砝码或移动游砝。实验完成后，将托盘架从副刀口上取下。数据记录及处理：（例）圆环：游标卡尺仪器精度：0.02mm单4立：mm次数1外径D外15内径D"内45高H；5140.02-0.00425.520.01235.48-0.056240.040.01625.540.03235.560.024339.98-0.04425.50-0.00835.52-0.016440.02-0.00425.50-0.00835.540.004540.060.03625.48-0.02835.580.044平均值40.02425.50835.536偏差5.=X,-X一1w1D=-25D=-x(40.02+40.04+39.98+40.02+40.06)=40.024mmn1——1技1一一一一一一一一一一一D=_2D.=—x(25.52+25.54+25.50+25.50+25.48)=25.508mmn1

—1技1_________H=_£H=—x(35.48+35.56+35.52+35.54+35.58)=35.536mmn1外径平均值随机误差的极限值为:△一=3。一=3「r

D外D外丫内径平均值随机误差的极限值为:切(D外i—D外'_；(-0.0042+(0.016)2+(-0.044)2+(-0.004)2+(0.036)2~7\=3\,=0.03mmTOC\o"1-5"\h\zn(n-△一=3。一=3「r

D外D外丫内径平均值随机误差的极限值为:Acc内i内c0.0122+(0.032)2+(—0.008)2+(-0.008)2+(-0.028)25△—=3c—=3\7\=3J=0.03mm。内。内Yn(n-1)I5x4高平均值随机误差的极限值为：切G—H)i"(-0.056》+0.0242+(-0.016》+0.0042+0.04也八八〃△—=3c—=3[|~7\—=3，,’=0.06mmTOC\o"1-5"\h\zhh\n(n-1)?5x4判断无粗大误差游标卡尺仪器误差限：侦±0.02mm外径的综合误差限为：△»=（草+△2=V0.032+0.022=0.04mm（只取一位有效数字）夕卜％’D外s内径的综合误差限为：△»=3+△=、'0.032+0.022=0.04mm内*D内s高的综合误差限为：△H=*△+△2=0.062+0.022=0.06mm、Hs测定外径的结果：，D外土AD外=40.02土0.04mm(末位对齐)P=99.7%E=△D外x100%=^004x100%=0.1%外D40.02外测定内径的结果：，(—.—一一一.—_.D内±AD内=25.51土0.04mmP=99.7%E=£2内x100%=^004x100%=0.1%内D25.51内测定高的结果：I(——一..一一一_H±△H=35.54±0.06mmP=99.7%E-=^Hx100%=^006x100%=0.2%HH35.54圆环的体积为：V=§(D外-D内)H=§(40.022-25.512)x35.54=2.6550x104mm3体积的误差传递公式：:8V—av~—aV△DQ△V=，(一^△D外)2+(£1△H)2+(-^_\aD外aH△DQ8V兀——兀=--2D外•H=_x2x40.02x35.54=2234.1mm2。D外8V'————=-•2D内•H=—x2x25.51x35.54=1423.9mm28D内8V——一一一—8h=-•(D2卜-D内)=-x(40.022-25.512)=747.12mm2・•・AV=\：'(2234.1x0.04)2+(1423.9x0.04)2+(747.12x0.06)2=119.67^0.01x104mm3测定圆环体积的结果:V±AV=(2.66土0.01)x104mm3PE=AVx100%=001x100%=0.4%V2.66=99.7%钢球体积（略）铝块在空气中的质量m8.13铝块浸没水中的质量m15.11铝块：仪器误差限：0.05g单位：g根据流体静力称衡法测定铝块密度的计算公式，得8.13p=—p=———x1.00=2.692g/cm2m一mw8.13-5.11体积的相对误差为：.(上——-—)2Am2+(—-—)2Am?pmm一m1m一m11=、，(上-1——)2x0.052+(1——)2x0.052I8.13