大学物理实验报告之长度基本测量.doc

-大学物理实验报告 评 分学号学院班级实验日期 实验地点：实验楼B411室实验名称长度的根本测量组号第组【实验目的】1.掌握游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的原理。2.学会游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用方法。3.运用误差理论和有效数字的运算规那么完成实验数据处理，并分析产生误差的原因。【实验器材】游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜、待测物体铁制圆筒、金属丝、小钢珠、毛细管各一件。【实验原理】1、游标卡尺构造及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。图1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，假设主尺上最小分度为a，游标上最小分度值为b，那么有式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：式2图2常用的游标是五十分游标(N=50)，即主尺上49mm与游标上50格相当，见图27。五十分游标的精度值=0.02mm。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。游标卡尺测量长度的普遍表达式为式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，a=1mm。图3所示的情况，即l=21.58mm。图3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。图42、螺旋测微器(千分尺)常见的螺旋测微器如图5所示。它的量程是25mm，分度值是0.01mm。图5螺旋测微器构造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0.5mm。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0.5mm。0.5mm以下的读数那么由螺旋柄圆周上的刻度读出，估读到0.001mm这一位上。如图6(a)和(b)，其读数分别为5.650mm、5.150mm。图6(1)记录零点读数，并对测量数据作零点修正。(2)记录零点及将待测物体夹紧测量时，应轻轻转动棘轮旋柄推进螺杆，转动小棘轮时，只要听到发出喀喀的声音，即可读数。【实验步骤】一、游标卡尺的使用1.先使游标卡尺的两量爪密切结合，测零点读数，假设游标上的零刻线与主尺上的零刻线重合，那么零点读为零。右手握主尺，用拇指推动游标尺上小轮，使游标尺向右移动到某一任意位置，固定螺丝M后读出长度值。在掌握操作方法和读数方法后开场测量。2.用游标卡尺测圆筒的径、外径、深度和高度，填入表一。注意要取不同的位置反复测五次，按表中的要求填写各项，并求出圆筒体积、绝对误差、相对误差和测量结果。二、螺旋测微计的使用1.掌握螺旋测微计考前须知，熟悉使用方法和读数方法后，再开场测量。2.记下零点读数，测量小钢球和金属丝的直径各五次。将测量值填入表二中，并求钢球的体积和金属丝的截面积以及它们的绝对误差、相对误差和测量结果。三：读数显微镜的使用1.掌握读数显微镜的使用方法和考前须知。2.用读数显微镜测小圆片的径。将读数显微镜对准小圆片，调节物距看清管口的像，测其径。调转小圆片，对另一边进展测量。每端测三次。3.将测量数据记录表中。【数据记录与处理】表一：用游标卡尺测量圆管体积游标卡尺的精细度：mm工程12345平均值绝对误差平均绝对误差测量结果外径径 高圆筒的体积=相对误差绝对误差测量结果表二：用千分尺测量钢球的直径千分尺的精细度：mm零点读数工程12345平均值绝对误差平均绝对误差测量结果直读值测量值钢球体积=相对误差绝对误差测量结果表三：用读数显微镜测量圆环的径读数显微镜的精细度：mm工程12345平均值绝对误差平均绝对误差测量结果【原始实验数据粘贴处】【思考题】1.使用游标卡尺时应该注意什么？1、游标卡尺是比拟精细的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体，以免损坏量爪，防止与刃具放在一起，以免刃具划伤游标卡尺的外表，不使用时应置于枯燥中性的地方，远离酸碱性物质，防止锈蚀。2、测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪严密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准.这个过程称为校对游标卡尺的零位。3、移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。4、用游标卡尺测量零件时，不允许过分地施加压力，所用压力应使两个量爪刚好接触零件外表。如果测量压力过大，不但会使量爪弯曲或磨损，且量爪在压力作用下产生弹性变形，使测量得的尺寸不准确(外尺寸小于实际尺寸，尺寸大于实际尺寸)。5、在游标卡尺上读数时，应把卡尺水平的拿着，朝着亮光的方向，使人的视线尽可能和卡尺的刻线外表垂直，以免由于视线的歪斜造成读数误差。6、为了获得正确的测量结果，可以多测量几次。即在零件的同一截面上的不同方向进展测量。对于较长零件，那么应当在全长的各个部位进展测量，务使获得一个比拟正确的测量结果。2.使用千分尺时应该注意什么？1、千分尺是一种精细量具，使用时应小心慎重，动作轻缓，不要让它受到打击和碰撞。千分尺的螺纹非常精细，使用时要注意：旋钮和测力装置在转动时都不能过分用力；当转动旋钮使测微螺杆靠近待测物时，一定要改旋测力装置，不能转动旋钮使螺杆压在待测物上；当测微螺杆与测砧已将待测物卡住或旋紧锁紧装置的情况下，决不能强行转动旋钮。2、有些千分尺为了防止手温使尺架膨胀引起微小的误差，在尺架上装有隔热装置。实验时应手握隔热装置，而尽量少接触尺架的金属局部。3、使用千分尺测同一长度时，一般应反复测量几次，取其平均值作为测量结果。4、千分尺用毕后，应用纱布擦干净，在测砧与螺杆之间留出一点空隙，放入盒中。如长期不用可抹上黄油或机油，放置在枯燥的地方。注意不要让它接触腐蚀性的气体。3.使用游标卡尺时应该注意什么？同思考题1。. z.