基本长度测量密度测定实验报告1.docx
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基本长度测量密度测定实验报告1.docx
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基本长度测量密度测定实验报告1
基本长度的测量
实验目的
1、掌握游标与螺旋测微装置的原理,学会游标卡尺与螺旋测微器的正确使用
2•学习记录测量数据(原始数据)、掌握数据处理及不确定度的估算与实验结果表示的方法。
实验原理
1、游标卡尺构造及读数原理
游标卡尺主要由两部分构成,如(图2-1)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。
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训|业
图2-1
游标卡尺在构造上的主要特点就是:
游标上N个分度格的总长度与主尺上
(N1)个分度格的长度相同,若主尺上最小分度为a,游标上最小分度值为b,
则有
Nb(N1)a(2、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)就是:
「N11-C、
abaaa(2、2)
NN
0
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图2-7
常用的游标就是五十分游标(N=50),即主尺上49mm与游标上50格相当,见图2-7。
五十分游标的精度值=0.02mm游标上刻有0、I、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I的普遍表达式为
lkan(2、3)
式中,k就是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度(毫米)数,n就是游标的第n条线与主尺的某一条线重合,a1mm。
图2-8所示的情况,即I21.58mm。
图2-8
图2-9
2、螺旋测微器(千分尺)
常见的螺旋测微器如(图2-10)所示。
它的量程就是25mm,分度值就是0、01mm。
螺旋测微器结构的主要部分就是一个微螺旋杆。
螺距就是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,
图2-10
,估读到0、001mm这一位上。
如图2-11(a)
150mm。
可以从固定标尺上读出整格数,(每格0、5mm)。
0、5mm以下的读数则由螺旋柄圆周上的刻度读出与(b),其读数分别为5、650mm、5、
(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。
图2-11
实验仪器
游标卡尺:
精度值:
0、02mm量程:
125mm
螺旋测微器:
分度值:
0、01mm量程:
25mm
被测物体:
小球;空心圆柱体。
实验内容
1•螺旋测微器测量圆球直径,不同位置测量6-8次,计算其不确定度,并写出测量结果的标准形式。
2•用游标卡尺测量空心圆柱体不同部分的外径、内径、高度,各测量6-8次。
计算空心圆柱体的体积及其不确定度,并写出测量结果的标准形式。
数据处理:
1、用千分尺侧小钢球直径
根据测量原始数据,得小钢球直径测量值,数据如下表:
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
Di/mm
9、515
9、514
9、518
9、516
9、515
9、513
9、517
D的测量值为:
171
DDi(9.5159.5149.517)9.515mm
7i17V
A类不确定度为
仪0.004
0.0023
B类不确定度为:
总的不确定度Ud
钢球直径D测量结果:
D(9.5150.003)mm
UrD3.2104
2、用游标卡尺测量空心圆柱体的体积
根据测量原始数据记录,整理数据如下表:
测量次数
外直径D(mm)
内直径d(mm)
高H(mm)
1
10、96
6、58
80、28
2
11、00
6、60
80、30
3
11、02
6、58
80、26
4
10、98
6、56
80、28H
5
10、98
6、58
80、28
6
10、96
6、56
80、26
平均
D10.98
d6.58
H80.28
D的A类不确定度为:
162
10.98)2(11.0010.98)2
(10.9810.98)20.0077
6(61)理D)
.30(10'96
同理:
D的总的不确定度为
0.014
0.02
同理:
Ud0.014
Uh0.013
空心圆柱体的体积V为:
—(D2d2)H3'1416(10.9826.582)80.284871.643
44
V的不确定度
Uv
V
2D
1D2d2
2d
2‘2
Dd
2
210.980.014
2
26.580.014
2
0.013
10.9826.582
0.0046
10.982
6.582
80.28
Uv0.0046V0.00464871.64322.623
空心圆柱体的体积测量结果
V(487123)mm3
UrV4.6103
注:
实验室条件:
1、温度:
25、0C;2、大气压强:
759mmHg;
3、湿度:
65%
固体与液体密度的测定
实验目的:
1、学会物理天平的正确使用。
2、用流体静力秤法测定固体与液体的密度。
3、复习巩固有效数字与学习间接测量量的不确定度的估算方法。
实验仪器
物理天平(附砝码)分度值:
0、1g;量程:
1000g;加=0、05g
烧杯、不规则形状金属物体、纯水、盐水、温度计。
实验原理
F1(mm2)gpVg
(1.2.5)
FWW1(mm1)g(1.2.2)
m与m1就是该物体在空气中及完全浸没液体称量时相应的重量。
又物体所受
浮力等于所排液体重量,即:
F0Vg(1.2.3)
式中°就是液体的密度,V就是排开液体的体积,亦为物体的体积。
g为重力
加速度。
由式(1、2、1),(1、2、2),(1、2、3)可得待测固体的密度:
用这种方法测密度,避开了不易测量的不规则体积V,转换成只须测量较易测量的重量。
一般实验时,液体常用水,°为水的密度。
2、流体静力称衡法测液体密度
测液体密度,可以先将一个重物分别放在空气中与浸没在密度0己知的
液体中称量,相应的砝码质量分别为m与m1,再将该重物浸没在待测液体中称量,相应的砝码质量为m2。
重物在待测液体中所受的浮力为:
(1.2.6)
重物在密度0的液体中所受的浮力为
Fi'(mmjg°Vg
由式(1、2、5),(1、2、6)可得待测液体密度为
(1-2.7)
mm2
20mg
实验内容与步骤
1、按天平的调节要求,调好天平。
1底板的水平调节。
2横梁的水平调节。
2、测量不规则金属物体的密度1。
(1)测量物体在空气中的重量m。
(2)称出物体浸没在液体中的重量m1。
将盛有水的烧杯置于天平托板上,并使物体浸没于水中,且使物体表面无
气泡附着,称量出重量m1。
3、测量液体密度2。
将前面测量的不规则金属物浸没在待测液体中,且使物体表面无气泡附
着,称量出重量m2。
4、记录所用水的温度,查出相应的水的密度°。
数据处理
流体静力称衡法测固体与液体密度数据记录
m(g)
m1(g)
m2(g)
t(C)
20、65
18、10
17、66
25、0
天平误差细0、05g
经查表25、0(C)水的密度。
=0、99707g、cm3
1、不规则物体密度的测定
20.65
20.6518.10
因为测量采用单次测量的方式
根据公式(1、2、4)式与数据记录则:
0.997078.074(gcm3)
根据单次测量不确定度的计算公式
当取:
K1时,m、m1的不确定度为:
m〔
则:
UmUmi0.05(g)
根据间接测量的不确定度的传递公式:
UUm)2(氓%)2
0.21
1相对不确定度为:
3cm
1(8.070.21)g
2.6%
不规则物体密度1的测量结果为:
1
2、液体密度的测定
根据公式(1、2、7)式与数据记录
mm2
0
m1
17.66
20.65
20.6518.10
因为测量采用单次测量的方式
UK
0.997071.069(g
cm3)
根据单次测量不确定度的计算公式
A仪
当取:
K1时,m、m1>
则:
m2的不确定度为:
m2
UmUm,Um2加
则:
UmUm!
Um20.05(g)
根据间接测量的不确定度的传递公式:
(3(刖)2(盂%)2
m2m1U
(mm1)2m
mm2U
2Um1
(mm1)
(mmj"2
0.028
17.6618.10
(20.6518.10)2
0.05
(20.6518.10)
0.05
2相对不确定度为:
Ur
「2
17.6620.65
(20.6518.10)2
整0.026
1.069
2
0.05
i(1.070.03)g
Ur2.6%
cm
不规则物体密度1的测量结果为:
实验室条件:
1、温度:
25、0C;2、大气压强:
759mmHg;
3、湿度:
65%
附:
纯水随温度的变化表(此次测量没有考虑大气压的影响)不同温度下纯水密度(0)单位:
g、cm3
t(C)
0
t(C)
0
t(C)
0
t(C)
0
0
0、99987
9
0、99981
18
0、99862
27
0、99654
1
0、99993
10
0、99973
19
0、99842
28
0、99626
2
0、99997
11
0、99963
20
0、99823
29
0、99597
3
0、99999
12
0、99952
21
0、99802
30
0、99567
4
1、00000
13
0、99940
22
0、99780
31
0、99537
5
0、99999
14
0、99927
23
0、99757
32
0、99505
6
0、99997
15
0、99913
24
0、99732
33
0、99472
7
0、99993
16
0、99897
25
0、99707
34
0、99440
8
0、99988
17
0、99880
26
0、99681
35
0、99406
误差分析用流体静力称衡法确定固体的体积,就是用重量的测量代替体积的测量其方法可以不受物体形状的限制,凡在所选用的液体中不发生性质变化的物体均可用此方法,但就是,用天平测量物体重量的误差就是来自多方面的因素,比如,天平不等臂,砝码的误差,天平灵敏度的限制等。
天平的估读误差(即由于视差及天平指针指示灵敏程度的限制造成的示值偏差)为土0、05X
10-3kg、另外,测固体密度时悬线越细,渗入液体部分越少越好,且不吸附液体的金属线或尼龙线比棉线要好。
可见,引起误差的原因很多。
该实验使用的棉线绳,难免产生棉线吸水而造成的误差,建议采用不吸水的呢绒绳较好。
大学物理实验
(教案)
实验题目:
基本长度的测量
及
固体与液体密度的测定
(参考实验报告)
教学年级:
一年级第二学期
教师:
王德明
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 基本 长度 测量 密度测定 实验 报告
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