长度与固体密度测量实验报告带数据
长度与固体密度测量实验报告
长度与固体密度测量实验报告实验目的：通过测量固体的长度和密度，探究其物理特性。
实验器材：- 卷尺- 质量秤- 固体物体实验步骤：1. 使用卷尺测量固体物体的长度L1。
2. 使用质量秤测量固体物体的质量M1。
3. 将固体物体放入水中，测量其排水时水位的高度H1。
4. 使用卷尺测量排水器的内径d。
5. 将固体物体放入排水器中，测量其排水时新水位的高度H2。
6. 使用质量秤测量固体物体与排水器一起的质量M2。
实验数据记录：固体物体的长度L1 = XX cm固体物体的质量M1 = XX g排水时水位的高度H1 = XX cm排水器的内径d = XX cm排水时新水位的高度H2 = XX cm固体物体与排水器一起的质量M2 = XX g实验结果计算：1. 计算固体物体的体积V：固体物体的体积V = (H1 - H2)π(d/2)^22. 计算固体物体的密度ρ：固体物体的密度ρ = M1/V实验讨论：通过测量固体的长度和密度，我们可以确定固体的物理特性。
在本实验中，我们测量了固体物体的长度，质量和排水高度，并根据这些数据计算了固体物体的体积和密度。
实验结果表明，固体物体的密度是多少。
密度是物质的一个重要特性，可以用来区分不同的物质。
通过对不同物质的密度进行测量，可以帮助我们确定物体的成分和性质。
实验的不确定性：在本实验中，存在一些不确定性和误差。
例如，使用卷尺和质量秤测量的长度和质量可能存在一定的误差。
另外，使用排水器测量水位高度时，也可能存在一定的误差。
我们可以通过多次重复实验来减小这些不确定性和误差，并计算平均值来提高测量的准确性。
实验改进：为了提高实验的准确性，我们可以采取以下改进措施：1. 使用更精确的测量工具，如数码卷尺和精密秤。
2. 对于固体物体的长度测量，可以使用更精确的测量方法，如使用显微镜或光学仪器。
3. 在测量排水高度时，可以使用更精确的装置，如冷冻融化法或气体排水法，以提高测量的准确性。
长度和密度的测量实验报告
长度和密度的测量实验报告一、实验目的1、学会使用游标卡尺和螺旋测微器测量物体的长度。
2、掌握用物理天平测量物体质量的方法。
3、学会使用量筒测量液体体积，进而计算固体和液体的密度。
二、实验原理1、长度测量游标卡尺：利用主尺和游标尺的差值来提高测量精度。
游标卡尺的精度取决于游标尺的刻度数，常见的游标卡尺精度有 01mm、005mm和 002mm。
螺旋测微器：通过旋转螺纹副，使测微螺杆前进或后退，从而测量物体的长度。
螺旋测微器的测量精度通常为 001mm。
2、质量测量物理天平是根据杠杆原理制成的，通过调整砝码和游码使天平平衡，从而测量物体的质量。
3、密度计算密度的定义是物体的质量与体积之比。
对于规则形状的固体，可以通过测量其尺寸计算体积；对于不规则形状的固体，可以用排水法测量体积。
液体的体积可以直接用量筒测量。
三、实验器材1、游标卡尺2、螺旋测微器3、物理天平4、量筒5、待测金属圆柱体、长方体、小石块、盐水等四、实验步骤1、长度测量用游标卡尺测量金属圆柱体的直径和高度，分别在不同位置测量多次，取平均值。
测量时，注意游标卡尺的读数方法，先读主尺刻度，再加上游标尺对齐主尺刻度的读数乘以精度。
用螺旋测微器测量长方体的长度、宽度和厚度，同样多次测量取平均值。
使用螺旋测微器时，要注意读取固定刻度和可动刻度的数值，注意半毫米刻度线是否露出。
2、质量测量调节物理天平的底座水平，使指针指在刻度盘的中央。
将待测物体放在天平的左盘，向右盘中逐渐添加砝码，移动游码，使天平平衡。
读取砝码和游码的总质量即为物体的质量。
3、固体密度测量对于金属圆柱体，根据测量得到的直径和高度，计算其体积 V ＝π×（d/2)²×h，其中 d 为直径，h 为高度。
然后根据测量得到的质量 m，计算其密度ρ ＝ m ／ V。
对于长方体，根据测量得到的长度、宽度和厚度，计算其体积 V ＝ l×w×h，然后计算密度。
长度与固体密度测量实验报告(带数据)
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姓名：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、实验内容：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. 游标卡尺构造及读数原理游标卡尺主要由两部分构成，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 =（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49 mm与游标上50格相当，见图2。
五十分游标的精度值δ=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l=21.58mm。
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。
长度与密度的测量实验报告
长度与密度的测量实验报告一、实验目的1.了解米尺、游标卡尺、螺旋测微仪的测量原理和使用方法；2.熟悉仪器的读数原则和有效数字运算法则；3.掌握直接测量、间接测量的数据处理方法及测量不确定度估计方法；4.了解测量密度的基本方法；5.掌握电子天平的结构原理、操作规程、使用及维护方法；6.掌握用静力称衡法测定不规则固体及液体密度的原理和方法；7.熟悉测量不确定度的估计方法.二、实验原理1.米尺(1)米尺均均分度,分度值为1.0mm；(2)其读数规则应是估计到其分度值的1/10；(3)注意事项①米尺是有一定厚度的.用米尺测量时，要尽可能把待测物体贴紧米尺的刻度线，以避免视差；②测量时则不用端边作为测量的起点,以避免因磨损带来的误差.一般选择某整刻度线作为起点(如100.0mm)，以减小估读带来的误差.两端所对应读数之差为待测物体的长度；③考虑米尺分度可能不均匀，可采用随机化方法，即由不同起点进行多次测量，以减小系统误差.2.游标卡尺(1)结构及用途：量爪A,C与主尺L相连，B,D及深度尺G与副尺S相连，M为紧固螺钉，N为推把；AB组成内测量爪，可测内径及槽宽；CD组成外测量爪，可测长度、厚度及外径；G可测深度及台高；当卡口合拢时，主副尺零刻度线重合,深度尺端面与主尺端面重合.如果不重合，则要在读数时相应减去x0.(2)测量原理主尺上n−1个分度所对应的长度为(n−1) mm，副尺上n个分度所对应的长度也是(n−1) mm，因此主尺与副尺每个分度值之差即格差为εx=(1−n−1n)mm=1nmm即游标卡尺的最小分划单位即分度值.(3)读数方法游标卡尺的读数由主尺读数和副尺读数两部分组成，主尺上读出毫米位的准确数，毫米以下的尾数由副尺读出.若副尺上第m个刻线与主尺上某刻线(k+m)重合，因格差为εx，故可断定副尺零刻线与主尺上第k个刻度线相距mεx，于是可得待测长度为，x=(k)mm+(mεx)mm(4)注意事项①使用卡尺应采用左手持物，右手握尺，用右手大拇指控制推把，使游标沿着主尺滑动，被测物应放在量爪的中间部位（厚的地方）；②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垂直，测深度时主尺端面应与待测物端面吻合；③测量前记下零点读数x0，注意判断x0的正负，多次测量时在其平均值中减去x0；④注意保护卡尺,测量时不应将待测物卡得太紧；卡住待测物体后切忌来回挪动.用完将其紧固螺钉M松开.3.螺旋测微仪(1)结构：螺旋测微器是利用螺旋进退来测量长度的仪器，它比游标卡尺更精密，常用于测量小球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度.量程为25 mm，螺旋测微器的分度值为0.01 mm.主尺分度为0.5mm.因此，副尺旋转一周即在主尺上移动一格，顶砧和测微螺杆间距改变0.5mm.副尺套筒上均分50个小格.因此，每旋转1小格移动0.01 mm.(2)读数方法①记录零点读数，应注意微分筒上的零刻度线在主尺横线的上方还是下方，对应零点读数分别为正值还是负值；②然后左手持尺架（框架），右手转动粗调旋钮使顶砧、测微螺杆间距稍大于被测物，放入被测物，转动微调旋钮到夹住被测物，直到棘轮发出“咯咯”声音为止，拨动固定旋钮使测杆固定后读数；③读数时，要读出主尺上的读数还有微分筒上的读数,注意不要丢掉主尺上可能露出的“半整数”，副尺读数时应包括一位小数.测量结果应是测量值=读数值-零点读数.(3)注意事项①为避免弓形手柄热膨胀，使用螺旋测微器应左手捏持弓形手柄上的绝热塑料垫块，将待测物体稳妥地置于实验台面上，右手旋转棘轮；②测量时不得直接旋转副尺套筒，应轻转其尾部的棘轮；③测量完毕，应将测微螺杆退回几转，使顶砧、测微螺杆离开一定间隙，以防外界温度变化时因热膨胀而使顶砧、测微螺杆过分压紧、损坏螺纹；④测量小球直径在桌面上完成，不要将螺旋测微器拿起来读数.4.密度测量方法-静力称衡法ρ=m v若不计空气浮力，则物体在空中的重量为W=mg，与其在水中的视重W1=m1g，之差即为它在水中的浮力：F=W−W1=(m−m1)g由阿基米德原理，V是排开液体的体积即为待测物体的体积：F = ρ0gV解得待测物体的密度：ρ=mρ0m −m 1由上述可知，用静力称衡法测定固体或液体的密度,最终将转化为质量的测量. 5.实验数据处理 (1)A 类不确定度 ①样本标准偏差s xi =√∑(x i −x̅)2n i=1n −1②样本算术平均值标准偏差s x̅=s xi √nu ax =t (p,k )s x̅自由度k =n −1t 分布的置信系数与自由度的关系真值出现在x̅±t (0.683,k)∙s x̅区间内的概率为68.3%. (2) B 类不确定度考虑仪器分辨率为εx ，遵从均匀分布，则u bx =εx√3(3)合成不确定度 直接测量：u x =√∑u ai 2+∑u bi 2设待测量与各直接测量之间有函数关系x =f (x 1,x 2,x 3…)则待测量的平均值可直接用各量平均值计算测量的不确定度与各直接测量量的不确定度的关系为①计算和差形式方便u x=√∑(ðfðx iU xi)2i ②计算乘除指数形式方便u x x̅=√∑(ðln fðx iu xi)2i此两者是等价的，因为ⅆln f ⅆf = 1 f(4)计算不确定度过程①两边取对数；②两边求全微分（合并同一微分项系数）；③逐项平方并将微分符号d改为不确定度符号.(5)最终结果表示测量结果有效数字取决于测量不确定度的大小，遵从与测量不确定度末位取齐原则；算术平均值：考虑到不确定度，为慎重起见比测得值多保留一位；不确定度：标准不确定度首数小于“5”取两位，而当首数大于或等于“5”只取一位；结果表示：x=x̅±u x（单位）.三、实验内容1.以米尺测量教科书的宽度l.测量时采取以下两种不同的方法各测4次；(1)不同起点，同一位置(l1i)；(2)不同起点，不同位置(l2i).2.以游标卡尺在不同方位测量半空心圆柱体的外径D1、内径D2、高度H1及深度H2各4次，并求其体积；3.以螺旋测微器在钢球不同位置的三互垂方向测量其直径D 6次，并求其体积.4.用流体静力称衡法测定牛角扣的密度：(1)调节天平至备用状态，测定牛角扣在空气中的质量；(2)然后测定其在水中的视质量.用细线拴住牛角扣，悬吊于烧杯的液体中，不要露出水面或接触烧杯底或杯壁.称出牛角扣完全浸没在水中的视质量m1；(3)本实验宜采用相同条件下的多次测量方法.为了掌握实验条件及求得水的密度，还应在实验前后分别测室温θ和水温θe.(4)注意事项①严格遵守天平操作步骤和操作规则.天平使用前需要预热，首先要调整4个脚使仪器保持平衡，水平仪内气泡位于圆圈中央，称量物品要放在秤盘中央，注意初始要将天平清零；②在液体中称衡时应注意不使待测物体露出水面或接触烧杯，并应防止待测液体与水混合；③实验中应注意随时排除附着于待测样品上的气泡，排除方法可以用细丝轻轻摇振；④不要去皮.四、实验数据1.以米尺测量教科书的宽度l：单位:cm;允差:∆l=0.05cm;u Bl=3结果表示:l122.用游标卡尺测半空心圆柱的几何尺寸并求体积：单位:mm;零点读数:x0=0.00;允差:∆x=0.04mm;u Bx=√3V̅=π(D12H1−D22H2)4=7932.952mm3;u V=√(2πD1H1/4)2∙u D12+(πD12/4)2∙u H12+(2πD2H2/4)2∙u D22+(πD22/4)2∙u H22=540.306mm3结果表达式:V=7932.952±540.306(mm3)3.用螺旋测微器测定钢球直径求体积：单位:mm;零点读数:x0=0.000;允差:∆D=0.0004;u BD=3V̅=πD36=5785.029mm3;u V=√(3πD2/6)2∙u D2=0.77mm3结果表达式:V=5785.029±0.77(mm3)4.用流体静力法测定牛角扣和乙醇的密度：环境温度:θe=θe1+θe22=24.1℃+26.0℃2=25.05℃;水温: θ=θ1+θ22=25.5℃+25.7℃2=25.6℃;水的密度:ρ0=0.9969g/mL;单位:g;u Bm=3m1=3.136±0.06cmρ̅=mρ0m−m1=6.199g/cm3;uρ=√(ln m)2∙u m2+(ln m−m1)2∙u m−m12=0.017g/cm3结果表达式:ρ=6.199±0.017(g/cm3)四、实验思考1.某游标卡尺的分度值为0.01mm，主尺分度值为0.5mm.试问：其游标的分度数为多少？游标部分的长度为多少？分度数n=0.5mm0.01mm=50，长度(50−1)×0.5=24.5mm.2.待测物体放入液体后，其表面为什么会产生气泡？怎样做才能使之少产生气泡？怎样排除气泡？因为牛角扣的表面张力；将牛角扣尽可能慢的浸入水中；假如存在气泡，轻弹杯壁和细绳，排除气泡.3.对于测定不规则状物体的体积，为何不利用量筒通过排水法直接测量物体排开水的体积，而用静力称衡法？哪个精度比较高？原因是？容易产生气泡，一旦产生气泡，则排水法实验需重新进行；而且排水法需要得知前后体积差，不规则物体容易带水，会使后面水的体积测定出现错误；在理想情况下（不规则物体上无气泡，出水不带水）静力衡称法精度较高，因为仪器精度比较高（系统误差比较小）.。
长度与固体密度测量实验报告
长度与固体密度测量实验报告目录一、实验目的 (2)1. 掌握固体密度的测量方法 (2)2. 学会使用游标卡尺和天平进行长度和质量的测量 (3)3. 理解密度公式及其应用 (4)4. 培养实验操作能力和数据分析能力 (5)二、实验原理 (6)1. 固体密度的定义及计算公式 (7)2. 阿基米德原理 (7)3. 测量固体密度的一般步骤 (8)三、实验仪器与材料 (9)1. 实验仪器 (10)2. 实验材料 (10)四、实验步骤 (11)1. 准备工作 (12)2. 测量样品质量 (13)3. 测量样品体积 (14)4. 计算固体密度 (15)5. 重复实验 (15)五、实验数据记录与处理 (16)1. 记录每次实验的数据，包括质量m、体积V和计算出的密度ρ (16)2. 分析实验数据的准确性，检查是否存在偶然误差 (17)3. 将实验结果与理论值进行比较，评估实验结果的可靠性 (18)六、实验结果与分析 (19)1. 汇总实验数据，计算出平均密度 (20)2. 分析实验结果的误差来源，探讨可能的原因 (21)3. 总结实验过程中的经验教训，提出改进建议 (21)七、实验结论 (22)1. 根据实验数据和误差分析，得出固体密度的结论 (23)2. 阐述实验结果的意义及在日常生活中的应用价值 (24)一、实验目的本次实验的目的是通过测量固体在不同长度下的质量，来探究长度与固体密度之间的关系。
实验过程中，我们将使用精确的测量仪器，如电子秤和游标卡尺，以确保数据的准确性和可靠性。
通过对实验数据的收集和分析，我们期望能够得出一个关于固体密度与长度之间关系的直观认识，并为后续的理论学习提供实践基础。
本实验还有助于培养学生的动手能力和科学实验素养，提高其解决实际问题的能力。
1. 掌握固体密度的测量方法在本次实验中，我们主要学习了如何使用浮力法和质量法来测量固体密度。
我们了解了浮力法的基本原理，即物体在液体中受到的浮力与其排开液体的重量相等。
大学物理实验 长度和固体密度测量
四、实验步骤： 1.用千分尺测圆柱体直径D，用游标卡尺测圆柱体高H，各测5次。 并记录下列数据表格4.1中。 2.用物理天平测圆柱体质量m，测1次。并记录下列数据表格4.4中。
五、直接测量的数据处理及误差计算（用列表的方法，可在考 试前自行设计好表格，实际操作中只需记录、处理数据）
六、实验结果： （单位）
五直接测量的数据处理及误差计算用列表的方法可在考试前自行设计好表格实际操作中只需记录处理数据六实验结果
长度和固体密度测量
一、实验目的 1.掌握游标卡尺、螺旋测微计（千分尺）、物理天平的使用方法。 2.运用误差理论处理实验数据，正确表示实验结果。
二、实验原理 （间接测量圆柱体密度， 并导出各直接测量和间接测量的不
E
(
ln
m
m
)2
( ln
D
D
)2
( ln
H
H )2
(
1 m
m
)2
(
2 D
D
)2
(
1 H
H
)2
E
(
4 D2
H
m
)2
(
8m D3H
D
)2
(
4m D2H
H
)2
三、实验仪器及使用注意事项 游标卡尺（Δ仪=？）、千分尺（Δ仪=？）、物理天平（Δ仪=？）、 待测物体 注意事项: 1、（回答有关千分尺零点读数处理问题） 2、 （回答有关物理天平水平调节、刀口保护、启动和制动问题）
确定度，最后正确表示物体密度的实验结果。）
长度与固体密度测量实验
实验名称：长度与固体密度测量实验 实验原理：用游标卡尺多次测量空心圆柱体的高h 、内径d 、外径D ，来求出空心圆柱体的体积V （V=π（D*D-d*d ）*h ）和密度ρ（ρ=m/V ）。
用螺旋测微器多次测量铁丝直径d ，并计算测量平均值和不确定度。
用读数显微镜多次测量金属丝直径d ，并计算平均直径和不确定度。
实验内容：操作者在虚拟物理实验平台，使用游标卡尺来求出空心圆柱体的体积V 和密度ρ；用螺旋测微器测量铁丝直径d 和直径平均值以及不确定度；用读数显微镜测量金属丝直径d 和其平均值以及不确定度。
实验仪器游标卡尺，螺旋测微器，读数显微镜。
数据处理： 1、数据表格长度与固体密度测量：读数显微镜测量金属丝直径d ：2、数据处理长度与固体密度测量：体积V=π(D*D-d*d)*h=3.14*(14.89*14.89-12.77*12.77)*81.96=15091mm 3 体积的相对不确定度Uv/V=√（（U*2/D ）2-(U*2/d)2+（U*1/h ）2）=0.00037 体积的不确定度Uv=E*V=(0.00037)*15091=6 体积表达式V=15091±6mm 3空心圆柱体的密度ρ=m/V=31.63/15.091=2.09g/cm 3螺旋测微器测量铁丝直径：直径平均值d=（4.207+4.210+4.209+4.208+4.208+4.210）/6=4.209mm 不确定度Ud=√（Ua 2+Ub 2）=0.007 直径表达式：4.209±0.007直径的相对不确定度E（%）=100%*Ud/d=0.17读数显微镜测量金属丝直径：直径平均值d=（0.715+0.700+0.715+0.715+0.715+0.715）/6=0.713A类不确定度UA（mm）=√（（0.713-0.715）2*5+（0.713-0.700）2）/5*6)=0.003 不确定度U（mm）=√(UA2+UB2)=0.005直径表达式：d=0.713±0.005相对不确定度E(%)=U/d=0.005/0.713*100%=0.713、误差分析系统误差：无偶然误差：人眼难以分辨刻度线是否对齐，读数的不精确，计算的不精确等，建议：用放大镜读数，用计算机计算。
长度和密度的测量实验报告
长度和密度的测量实验报告长度和密度的测量实验报告引言：长度和密度是物理学中两个重要的物理量，对于研究物体的性质和特征具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同物体的长度和密度，探索它们之间的关系，并了解测量方法的准确性和可靠性。
实验材料和方法：1. 实验材料：测量尺、天平、不同材料的物体（如金属块、塑料块、木块等）。
2. 实验方法：a. 长度测量：使用测量尺测量不同物体的长度，确保尺的刻度清晰可读，并将测量结果记录下来。
b. 密度测量：首先使用天平称量不同物体的质量，确保天平的准确性。
然后使用测量尺测量物体的长度和宽度（或直径），并计算物体的体积。
最后，根据密度的定义，通过质量和体积的比值计算物体的密度。
实验结果：1. 长度测量结果：a. 金属块：长度为10.2cmb. 塑料块：长度为8.5cmc. 木块：长度为12.0cm2. 密度测量结果：a. 金属块：质量为150g，长度为10.2cm，宽度为5.0cm，高度为2.0cm。
体积计算公式为体积 = 长度× 宽度× 高度，所以金属块的体积为10.2cm ×5.0cm × 2.0cm = 102cm³。
根据密度的定义，密度 = 质量 / 体积，所以金属块的密度为150g / 102cm³ = 1.47g/cm³。
b. 塑料块：质量为80g，长度为8.5cm，宽度为4.0cm，高度为3.0cm。
计算得到塑料块的体积为8.5cm × 4.0cm × 3.0cm = 102cm³。
根据密度的定义，塑料块的密度为80g / 102cm³ = 0.78g/cm³。
c. 木块：质量为120g，长度为12.0cm，宽度为6.0cm，高度为2.5cm。
计算得到木块的体积为12.0cm × 6.0cm × 2.5cm = 180cm³。
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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姓名: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,正确读数与使用方法。
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、实验内容: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、游标卡尺构造及读数原理游标卡尺主要由两部分构成,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就是: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 =(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)就是:(2)常用的游标就是五十分游标(N=50。
另有10分度的、 20分度的、 50分度游标卡尺),即主尺上49 mm与游标上50格相当,见图2。
五十分游标的精度值δ=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l的普遍表达式为(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,α=1mm。
图3所示的情况,即l=21、58mm。
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”刻度线就是否与主尺的“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。
游标卡尺使用注意事项(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、内测量爪、尾尺。
(3)校正零点读数。
若量爪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下图所示。
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、5 mm。
因此,当螺旋杆旋一周时,它沿轴线方向只前进0、5mm。
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、01 mm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,可以从固定标尺上读出整格数(每格0、5mm)。
螺旋测微计的读数方法:(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,0、5mm以下由微分套筒读出,并估读到0、001mm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0、5mm的数。
螺旋测微器使用注意事项:(1)使用前,首先要弄清其规格,选用合适的量程。
(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。
否则易损伤测微螺杆。
(4)读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线就是否已经露出。
(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就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与读数的螺旋测微装置。
读数显微镜的量程一般为50mm,分度值就是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,以清楚地瞧到叉丝(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与 L2,两者读数之差△L=L1-L2即被测物体的长度。
读数显微镜使用注意事项:(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,避免产生空程误差。
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,对铁丝直径进行测量;(3) 测量空心圆柱体的外径、内径、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行测量:内径进行测量:高度进行测量:(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与旋转箭头,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;相同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): 0、021测量次数 1 2 3 4 5 6直径d(mm) 4、214 4、210 4、215 4、211 4、216 4、212 d= 4、213mm(4)铁丝直径的不确定度Ud= 0、005(5)铁丝直径表达式: d=(d±Ud)=4、213±0、005(6)铁丝直径的相对不确定度Ud/d(%)= 0、005/4、213=0、12%2、游标卡尺测空心圆柱内径高度(1)游标卡尺零点读数(mm)= 0、14(2)相关数据测量次数 1 2 3 4 5 6 高h(mm) 82、06 82、08 82、08 82、10 82、06 82、04 内径d(mm) 12、72 12、72 12、74 12、72 12、70 12、74 外径D(mm) 14、86 14、90 14、88 14、88 14、86 14、88 V1=3801、97 V2=3879、60 V3=3808、42V4=3842、16 V5=3834、72 V6=3806、56(3)计算确定的值项目高度内径外径平均度(mm) 82、07 12、72 14、88不确定度(mm) 0、02 0、02 0、02(4)计算空心圆柱体积V(mm^3)=(5)计算体积相对不确定度U V/V= 0、013(6)计算体积的不确定度U V= 50、45(7)圆柱体积表达式: V= ±Uv=3840、76±0、0133、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) 25、915 25、869 25、865 25、863 25、873 25、862 右读数d2(mm) 26、628 26、620 26、620 26、626 26、634 26、617 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: 0、750±0、02(6)金属丝直径的相对不确定度E(%)= 0、02/0、750×100%=2、7%七、思考题:1、螺旋测微器与游标卡尺的精度分别就是多少？答:螺旋测微器:0、001mm游标卡尺:0、02mm2、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、内外径、深度3、用读数显微镜测量物体宽度时,若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。