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