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1、大学物理学试验大学物理学试验铜陵学院铜陵学院 长度测量长度测量 密度测量密度测量 第1页试验一：长度测量【目标要求】1了解游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜测量原理和使用方法；2熟悉仪器读数规则；3学会误差处理。第2页【试验原理试验原理】一、游标卡尺一、游标卡尺游标卡尺是准确地测量长度装置，它由主尺游标卡尺是准确地测量长度装置，它由主尺(米尺米尺)和游标尺和游标尺(标有标有N个刻度个刻度游标尺游标尺)两部分组成。游标上部有一紧固螺钉，可将游标固定在尺身上任意位两部分组成。游标上部有一紧固螺钉，可将游标固定在尺身上任意位置。尺身和游标都有量爪，利用内测量爪能够测量槽宽度和管内径，利用外置。尺身和游
2、标都有量爪，利用内测量爪能够测量槽宽度和管内径，利用外测量爪能够测量零件厚度和管外径。深度尺与游标尺连在一起，能够测槽和测量爪能够测量零件厚度和管外径。深度尺与游标尺连在一起，能够测槽和筒深度。筒深度。第3页主尺上分度值主尺上分度值1mm与游标尺上分度值与游标尺上分度值(N-1)/Nmm相差一个小量相差一个小量x=1/Nmm。常见三种卡尺分别为：。常见三种卡尺分别为：x=0.1mm、x=0.05mm和和x=0.02mm，分，分别称为十分游标，二十分游标和五十分游标。别称为十分游标，二十分游标和五十分游标。以十分游标为例，游标尺以十分游标为例，游标尺10个分度值（游标尺刻度总长）与主尺个分度值（
3、游标尺刻度总长）与主尺(10-1)mm重合。故使用游标卡尺重合。故使用游标卡尺测长度时，读数可准确到测长度时，读数可准确到0.1mm。同理可知，二十分游标读数可准确到。同理可知，二十分游标读数可准确到0.05mm，五十分游标读数可准确到，五十分游标读数可准确到0.02mm。第4页游标卡尺使用注意事项：游标卡尺使用注意事项：（1）首先判明其规格（量程、分度值）及读数方法（游标卡尺属两点式分布）首先判明其规格（量程、分度值）及读数方法（游标卡尺属两点式分布）；（2）记下零点读数）记下零点读数l。,称之为仪器零点误差。应注意判断称之为仪器零点误差。应注意判断l。正负，屡次测量。正负，屡次测量时在其平
4、均值中减去时在其平均值中减去l。即可；。即可；（3）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，）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，卡住待测物体后切忌往返挪动；卡住待测物体后切忌往返挪动；（4）使用卡尺应采取右手正握，左手持物。测内径时量爪与待测物轴线平行，）使用卡尺应采取右手正握，左手持物。测内径时量爪与待测物轴线平行，测外径时量爪与待测物轴线正交，测深度时主尺端面应与待测物端面吻合；测外径时量爪与待测物轴线正交，测深度时主尺端面应与待测物端面吻合；（5）用毕将其紧固螺钉松开。）用毕将其紧固螺钉松开。如长久不用，应涂脱水黄油避光干燥封存。如长久不
5、用，应涂脱水黄油避光干燥封存。游标卡尺读数规则以下游标卡尺读数规则以下：读数时首先以游标零刻度线为准在尺身上读取毫米整数，即以毫米为单位读数时首先以游标零刻度线为准在尺身上读取毫米整数，即以毫米为单位整数部分。然后看游标上第几条刻度线与尺身刻度线对齐，如书上整数部分。然后看游标上第几条刻度线与尺身刻度线对齐，如书上P47图图2-1-2中，第中，第36条刻度线与尺身刻度线对齐，则小数部分即为条刻度线与尺身刻度线对齐，则小数部分即为360.02毫米（若没有毫米（若没有恰好对齐线，则取最靠近对齐线进行读数）。如有零误差，则一律用上述结果恰好对齐线，则取最靠近对齐线进行读数）。如有零误差，则一律用上述
6、结果减去零误差（零误差为负，相当于加上相同大小零误差），读数结果为：减去零误差（零误差为负，相当于加上相同大小零误差），读数结果为：L整数部分小数部分零误差整数部分小数部分零误差第5页二、千分尺（螺旋测微器）二、千分尺（螺旋测微器）千分尺又称螺旋测微器千分尺又称螺旋测微器,是利用测微螺杆外螺纹和固定套管内螺纹紧密配是利用测微螺杆外螺纹和固定套管内螺纹紧密配合。将测微螺杆角位移变为直线位移原理，来实现长度测量量具，如图。测合。将测微螺杆角位移变为直线位移原理，来实现长度测量量具，如图。测微螺杆螺距为微螺杆螺距为0.5mm，微分筒与螺杆连在一起，其圆周上均匀刻画个分，微分筒与螺杆连在一起，其圆周上
7、均匀刻画个分度，所以每旋转一个分度，螺杆移动度，所以每旋转一个分度，螺杆移动0.5mm/50=0.01mm。也就是说螺旋测微。也就是说螺旋测微计精密度计精密度(分度值分度值)为为0.01mm。第6页千分尺读数规则以下千分尺读数规则以下：1.先读固定标尺上数值：以微分筒棱边为准线，读出整数毫米值，若已露出相先读固定标尺上数值：以微分筒棱边为准线，读出整数毫米值，若已露出相邻邻0.5mm刻线，应再加上刻线，应再加上0.5mm。2.读微分筒上数值：它分度值为读微分筒上数值：它分度值为0.01mm。以轴向横刻线为准线，读出微分筒。以轴向横刻线为准线，读出微分筒上数值上数值(包含预计位包含预计位)。3.
8、将两数相加即得被测物体尺寸将两数相加即得被测物体尺寸第7页注意事项：注意事项：1.测量前后应进行零点校正，即以后要从测量读数中减去零点读数。零点读测量前后应进行零点校正，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。数时顺刻度序列记为正值，反之为负值。2.测量时，左手握住尺架上绝热部分，右手转动微分筒，当测微螺杆测量测量时，左手握住尺架上绝热部分，右手转动微分筒，当测微螺杆测量端面快要与工件表面相接触时，再轻旋棘轮至发出端面快要与工件表面相接触时，再轻旋棘轮至发出“咔咔咔咔”响声后，将锁响声后，将锁紧装置推向左边，便可读数。紧装置推向左边，便可读数。三、读数显微镜
9、三、读数显微镜读数显微镜是用来测量微小距离或微小距离改变。其结构分为机械部分读数显微镜是用来测量微小距离或微小距离改变。其结构分为机械部分和光具部分是一个长焦显微镜，装在一个由丝杆带动滑动如上，这个滑动台和光具部分是一个长焦显微镜，装在一个由丝杆带动滑动如上，这个滑动台连同显微镜能够按不一样方向安装。能够对准前方、上下、左右移动；或对连同显微镜能够按不一样方向安装。能够对准前方、上下、左右移动；或对准下方，左右移动。滑动台安装在一个大底座上。准下方，左右移动。滑动台安装在一个大底座上。第8页读数显微镜操作步骤：读数显微镜操作步骤：1.将读数显微镜适当安装，对准待测物；将读数显微镜适当安装，对准
10、待测物；2.调整显微镜目镜，以清楚地看到米字形叉丝（或标尺）；调整显微镜目镜，以清楚地看到米字形叉丝（或标尺）；3.调整显微镜聚集情况或移动整个仪器，使待测物成像清楚，并消除调整显微镜聚集情况或移动整个仪器，使待测物成像清楚，并消除视差，即眼睛上下移动时，看到叉丝与待测物成像清楚，并去除视差，视差，即眼睛上下移动时，看到叉丝与待测物成像清楚，并去除视差，即眼睛上下移动时，看到叉丝与待测物成像之间无相对移动；即眼睛上下移动时，看到叉丝与待测物成像之间无相对移动；4.先让叉丝对准待测物上一点（或一条线）先让叉丝对准待测物上一点（或一条线）A，记下读数；转动丝杆，记下读数；转动丝杆，对准另一点对准另
11、一点B，再记下读数，两次读数之差即，再记下读数，两次读数之差即AB之间距离。注意两次读之间距离。注意两次读数时丝杆数时丝杆必须只向一个方向移动必须只向一个方向移动，以防止螺距差。，以防止螺距差。【试验内容试验内容】1、以游标卡尺在不一样方位测量半空心圆柱体外径、以游标卡尺在不一样方位测量半空心圆柱体外径D1、内径、内径D2、高度、高度H1及深度及深度H2各四次，并求其体积。各四次，并求其体积。2、以螺旋测微器在钢球不一样位置三互垂方向测、以螺旋测微器在钢球不一样位置三互垂方向测量其直径量其直径D各各8次，并求其体积。次，并求其体积。3、以读数显微镜测量头发丝直径各、以读数显微镜测量头发丝直径各
12、6次取平均。算次取平均。算出头发丝横截面积。出头发丝横截面积。注意：注意：以上三个试验内容都要有误差分析！以上三个试验内容都要有误差分析！【书上书上P16页（页（1-2-6）式）式】第9页试验二：密度测量【目标要求】1调试物理天平：调整水平；调整零点；练习使用方法。2学习用流体静力称衡法测定不规则固体密度。第10页用流体静力称衡法测量固体密度用流体静力称衡法测量固体密度所谓流体静力称衡法，即先用天平称被测物体在空气中质量所谓流体静力称衡法，即先用天平称被测物体在空气中质量m1，然后将物体浸入水中，称出其在水中质量，然后将物体浸入水中，称出其在水中质量m2，【试验原理试验原理】m1m2则物体在水
13、中受到浮力为：则物体在水中受到浮力为：F(m1m2)g依据阿基米德原理，浸没在液体中物体所受浮力大小等于物依据阿基米德原理，浸没在液体中物体所受浮力大小等于物体所排开液体重量。所以：体所排开液体重量。所以：F0gV其中其中0为液体密度（本试验中采取液体为水）；为液体密度（本试验中采取液体为水）；V是排开液体体积亦是排开液体体积亦即物体体积即物体体积由此得由此得：联联立上两式可得：立上两式可得：第11页测金属块密度测金属块密度1）用细线拴住金属块，置于天平左面挂钩上测出其在空气中质量）用细线拴住金属块，置于天平左面挂钩上测出其在空气中质量m1；2）将金属块浸没在水中，称其质量）将金属块浸没在水中
14、，称其质量m2；3）多测几次求平均值，并要进行误差分析。）多测几次求平均值，并要进行误差分析。【试验内容试验内容】【试验仪器试验仪器】物理天平如图：横梁上装有三角物理天平如图：横梁上装有三角刀口刀口A、F1、F2中间刀口中间刀口A置于支柱顶端刀口垫置于支柱顶端刀口垫上，作为横梁支点。两边刀口各上，作为横梁支点。两边刀口各有秤盘有秤盘P1、P2，伴随横梁上升或，伴随横梁上升或下降。当横梁下降时，制动架就下降。当横梁下降时，制动架就会把它托住，以免刀口磨损。横会把它托住，以免刀口磨损。横梁两端各有一平衡螺母梁两端各有一平衡螺母B1、B2，用于空载调整平衡。横梁上用于空载调整平衡。横梁上装有游动砝码
15、装有游动砝码D，用于，用于1g以下称以下称量。量。第12页物理天平操作步骤：物理天平操作步骤：1.水平调整：水平调整：使用天平时，首先调整天平底使用天平时，首先调整天平底座下两个螺钉座下两个螺钉L1、L2，使水准仪中气泡位于圆，使水准仪中气泡位于圆圈线中央位置；圈线中央位置；2.零点调整：零点调整：天平空载时，将游动砝码拨到天平空载时，将游动砝码拨到左端点，与左端点，与0刻度线对齐。两端秤盘悬挂在刀刻度线对齐。两端秤盘悬挂在刀口上顺时针方向旋转制动旋钮口上顺时针方向旋转制动旋钮Q，开启天平，开启天平，观察天平是否平衡。当指针在刻度尺观察天平是否平衡。当指针在刻度尺S上往返上往返摆动，左右摆幅近
16、似相等，便可认为天平到达摆动，左右摆幅近似相等，便可认为天平到达了平衡。假如不平衡，反时针方向旋转制动旋了平衡。假如不平衡，反时针方向旋转制动旋钮钮Q，使天平制动，调整横梁两端平衡螺母，使天平制动，调整横梁两端平衡螺母B1、B2，再用前面方法判断天平是否处于平衡状态，再用前面方法判断天平是否处于平衡状态，直至到达空载平衡为止；直至到达空载平衡为止；3.称量：称量：把待测物体放在左盘中，右盘中放把待测物体放在左盘中，右盘中放置砝码，轻轻旋转制动旋钮使天平开启，观察置砝码，轻轻旋转制动旋钮使天平开启，观察天平向哪边倾斜，马上反向旋转制动旋钮，使天平向哪边倾斜，马上反向旋转制动旋钮，使天平制动，酌情
17、增减砝码，再开启，观察天平天平制动，酌情增减砝码，再开启，观察天平倾斜情况。如此重复调整，直到天平能够左右倾斜情况。如此重复调整，直到天平能够左右对称摆动。然后调整游动砝码，使天平到达平对称摆动。然后调整游动砝码，使天平到达平衡，此时游动砝码质量就是待测物体质量。称衡，此时游动砝码质量就是待测物体质量。称量时选择砝码应由大到小，逐一试用，直到最量时选择砝码应由大到小，逐一试用，直到最终利用游动砝码使天平平衡终利用游动砝码使天平平衡。第13页物理天平维护方法：物理天平维护方法：（1）天平负载量不得超出其最大称量值，以免损坏刀口或）天平负载量不得超出其最大称量值，以免损坏刀口或横梁；横梁；（2）为
18、了防止刀口受冲击而损坏，在取放物体、取放砝码、）为了防止刀口受冲击而损坏，在取放物体、取放砝码、调整平衡螺母以及不使用天平时，都必须使天平制动。只有调整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开启。天平开启或制动时，在判断天平是否平衡时才将天平开启。天平开启或制动时，旋转制动旋钮动作要轻；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）砝码不能用手直接取拿，只能用镊子间接挟取。从秤盘上取下后应马上放入砝码盒中；盘上取下后应马上放入砝码盒中；（4）天平各部分以及砝码都要防锈、防腐蚀，高温物体以）天平各部分以及砝码都要防锈、防腐蚀，高
19、温物体以及有腐蚀性化学药品不得直接放在盘内称量；及有腐蚀性化学药品不得直接放在盘内称量；（5）称量完成将制动旋钮左旋转，放下横梁，保护刀口。）称量完成将制动旋钮左旋转，放下横梁，保护刀口。第14页_系级专业班成绩姓名同组人姓名第组日期试验名称试验名称试验目标试验目标试验仪器设备试验仪器设备试验原理试验原理不要照搬教材，应按自己了解用简练语言来概括；还要画原理图，要求作图要规范；还要写出相关公式。试验内容试验内容指试验步骤和操作方法试验数据统计及处理试验数据统计及处理通常是列表格来统计数据；或是统计波形，画波形要规范；或是观察现象等。误差分析误差分析包含产生误差原因和误差估算（计算标准偏差）。试验结论试验结论总结经过试验得到什么样结论。试验注意事项试验注意事项心得体会心得体会试验汇报书写格式试验汇报书写格式第15页