长度与固体密度测量实验报告(带数据)

1、曲阜师范大学实验报告实验日期： 2020.5.17实验时间：8:30-12:00方小枫学号： *实验题目：长度和固体密度的测定实验一、实验目的：1 .了解游标卡尺、螺旋测微器的结构，掌握它们的原理，正确的读数和使用方法。2 .学习直接测定间接测定的不确定度的修正运算和数据处理。3 .学习物理天平的使用。4 .掌握测量固体密度的方法。二、实验仪器：螺旋测微计、游标卡尺、读取显微镜、读取显微镜三、实验内容：1 .用游标卡尺测量中空圆柱的体积。2 .用螺旋测微计测量铁丝的直径。3 .用读取显微镜测量电线的直径。四、实验原理：1 .游标卡尺的结构和读取原理游标卡尺主要由两个部分构成，如(图1 )所示，

2、在一毫米单位的主尺上附加可滑动的刻度的小尺(副尺)，称为光标，能够利用它比较正确地读取主尺所读取的值。游标卡尺结构上的主要特征是，如果游标上的n个索引网格的全长与主尺寸上的(N-1 )个索引网格的长度相同，主尺寸上的最小索引为a，游标上的最小索引值为bNb=(N-1)a(1)主尺与光标上各单元格的差(光标的精度值或光标的最小分辨率值)如下所示(2)一般游标是五十分钟游标(N=50 )。 另外10分度、20分度、50分度游标卡尺)，即主尺上49 mm相当于游标上50格，参照图2。 五十分钟光标的精度值=0.02mm .在光标上刻有0、l、2、3、9，以便于阅读。 毫米以上的读数从光标“0”刻度线

3、在主尺上的位置读取，毫米以下的数值从光标(子尺)读取。 也就是说，从游标卡尺“0”的刻度线到主尺的位置读出毫米的整数位，然后从游标读出毫米的小数位。游标卡尺测量长度l的通式为(3)式中，k是光标的“0”刻度所在的主尺刻度的全刻度(毫米)数，n是光标的第n条线与主尺的任一条线重叠，=1mm。 图3所示的状况，即l=21.58mm。用游标卡尺测量前，请关闭修正量爪a、b，检查光标的“0”刻度是否与主尺的“0”刻度重叠。 如果不重叠，请记录零点的读取值，修正为测量的l=l1-l0。 其中，l1是零点修正前的读取值，l0是零点读取值。 l0可以是正的也可以是负的。 使用游标卡尺时，如图4所示，可以用一

4、只手握住物体，另一只手握住尺子。 特别注意保护量爪不要磨损。 使用时轻轻地勾住东西就能读出来。游标卡尺使用注意事项(1)在使用之前，首先明确其规格(2)根据被测量对象的状况，决定使用外部测量爪、内部测量爪、尾尺。(3)校正零点读数。 量爪a、b接触时，光标0线不会与主线重叠，请找到补正量后再使用。(4)注意保护爪，防止卡口磨损。 因此，请不要将测量对象物卡得太紧。(5)完全旋松固定螺钉，将游标卡尺放入包装箱。2 .千分尺(千分尺)一般的螺旋测微计如下图所示。 那个范围是25mm，分辨率值是0.01mm。螺旋测微器结构的主要部分是微螺旋杆。 螺距为0.5毫米。 因此，使螺旋杆旋转1圈时，轴线方向

5、只前进0.5mm。1 .尺框2 .砧座3 .微螺杆4 .锁定装置5 .固定套筒6 .微分筒7 .棘轮8 .螺母套筒9 .被测量物螺旋刀柄的圆周上等分为50块，螺旋刀柄沿轴线方向前进0.01 mm时，螺旋刀柄圆周上的刻度旋转1块，即所谓机械放大原理。测量物体的长度时，轻轻转动螺旋柄后端的棘轮手柄，按下螺旋柄，以夹入被测量物体时的读取值，从固定标尺读取全体块数(每块0.5mm )。螺旋测微计的读取方法：(1)在测量前后进行零点修正，然后从测量值中减去零点读数。 读取零点时的顺序刻度顺序为正值，相反为负值。(2)读取时以主尺读取刻度值，0.5mm以下以微分套筒读取，估计0.001mm量级。(3)特别

6、注意主刻度尺上的半毫米刻度线，如露出套筒的边缘，则在主刻度尺上读取0.5mm的数据。螺旋测微器使用注意事项：(1)在使用之前，首先要明确其规格，选择合适的量程。(2)校正零点读数。(3)首先用粗测量旋钮使测量头砧接近被测量物，然后用微调旋钮使测量头砧接触被测量物。 听到“咔嚓”“咔嚓”停止的声音停止旋转。 变得容易损伤微型螺杆。(4)注意读取固定刻度上表示半毫米的刻度线是否露出。(5)完成测量后，请确保微螺杆和砧之间产生间隙，不要因热膨胀而损坏螺钉。3 .读取显微镜读取显微镜用于测量微小距离和微小距离的变化。 其结构分为观察被测物的显微镜和读数的螺旋测微计。 读取显微镜的微波炉一般为50mm，

7、分辨率值为0.01mm，估计为0.001mm。使用读取显微镜：1 .适当安装读取显微镜，配合被测量物2 .调节显微镜的目镜，使叉子(或标尺)清晰可见3 .调节显微镜物镜的焦距，使被测定物的成像清晰4 .旋转微型手柄，使叉子的纵线与被测量物的两端面相接5 .分别读取与切线时的标度相对应的读取值L1和L2，读取两者的读取值之差L=L1-L2，即被测量物的长度。使用读取显微镜时的注意事项：(1)测量时，显微镜的移动方向与测量的长度平行。(2)在该测量中，微型手轮始终向一个方向旋转，以免产生空位误差。 的双曲馀弦值。五、实验程序：、工艺概要1 .用游标卡尺测量中空圆柱的体积。2 .用螺旋测微计测量铁丝

8、的直径。3 .用读取显微镜测量电线的直径。、在线操作(1)主窗口的介绍已成功进入实验场景窗体。 实验场景的主窗体如下图所示测量长度和密度实验的主场景视图(2)测量铁丝的直径双击鼠标左键打开螺旋测微器的大视图，单击开始测量按钮测量铁丝的直径(3)测量中空圆柱体的外径、内径、高度。双击鼠标左键打开游标卡尺的大视图，单击开始测量按钮分别测量中空圆柱体的外径测量内径：高度测量：(4)测量线径双击鼠标左键打开读取显微镜的大视图，单击放置线的按钮，将线放置在显微镜镜筒下用鼠标左键单击线模块的左右和旋转箭头，将线移动到目镜视野用鼠标点击镜把手调整目镜最亮，点击物镜的对焦把手变更镜筒的高度，直到物体最清楚为止

9、用鼠标点击打开目镜镜筒紧固螺钉，点击目镜镜筒调整目镜中的叉的角度使之水平垂直，点击目镜的对焦旋钮使叉清晰可见点击鼠标左键更改线的角度，直到与叉子的一边相接在叉子与物体接触之前，在一个方向上朝向一定的显微镜镜筒的位置，记录最初的接点的位置沿同一方向移动到另一相切位置，记录位置读数六、实验数据：游标卡尺校正实验残奥仪表： b级不确定度Ub=U校正=0.02mm。螺旋测定器的实验残奥表： b级不确定度Ub=U修正=0.004mm。读取显微镜实验残奥表： b级不确定度Ub=U校正=0.004mm。1 .用千分尺测量铁丝的直径(1)螺旋测微计零点读数(mm): 0.021(2)相关数据测定次数12345

10、6直径d (毫米)4.2144.2104.2154.2114.2164.212(3)铁丝直径平均值d=4.213mm(4)金属丝直径的不确定度Ud=0.005(5)金属丝直径表达式： d=(dUd)=4.2130.005(6)铁丝直径的相对不确定度Ud/d(%)=0.005/4.213=0.12%2 .游标卡尺中空圆柱内径高度测量(1)游标卡尺零点读取值(mm)=0.14(2)相关数据测定次数123456高度h (毫米)82.0682.0882.0882.1082.0682.04内径d (毫米)12.7212.7212.7412.7212.7012.74外径d (毫米)14.8614.9014

11、.8814.8814.8614.88V1=3801.97 V2=3879.60 V3=3808.42V4=3842.16 V5=3834.72 V6=3806.56(3)修正确定的值项目高度内径外径平均度(毫米)82.0712.7214.88不确定度(毫米)0.020.020.02(4)修正中空圆柱体积V(mm3)=D2-d2h/4=3840.76(5)修正体积相对不确定度UV/V=0.013(6)修正体积的不确定度UV=50.45(7)圆柱体积表达式： V=VUv=3840.760.0133 .测量读取显微镜线读取值d(1)相关数据123456左读d1(毫米)25.91525.86925.86525.86325.87325.862右读d2(毫米)26.62826.62026.62026.62626.63426.617直径d=|d1-d2|0.7130.7510.7550.7630.7610.755(2)线径平均值d=0.750(3)线径的等级a不确定度UA(mm)=0.02(4)线径的不确定度U(mm)=0.02(5)铁丝直径表达式：0.7500.02(6)铁丝直径的相对不确定度E(%)=0.02/0.750100%=2.7%七、思考题：千