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大学物理实验报告之长度基本测量
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,把两个量爪紧密贴合时,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。
2.用游标卡尺测圆筒的内径、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,并求出圆筒内体积、绝对误差、相对误差和测量结果。
二、螺旋测微计的使用
1.掌握螺旋测微计注意事项,熟悉使用方法和读数方法后,再开始测量。
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。
1
2
3
4
5
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、游标卡尺是比较精密的测量工具,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,避免与刃具放在一起,以免刃具划伤游标卡尺的表面,不使用时应置于干燥中性的地方,远离酸碱性物质,防止锈蚀。
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表面。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,内尺寸大于实际尺寸)。
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表面垂直,以免由于视线的歪斜造成读数误差。
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以下的读数则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,若游标上的零刻线与主尺上的零刻线重合,则零点读为零。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始测量。
(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2–7。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Βιβλιοθήκη 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4
2、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
螺旋测微器结构的主要部分是一个微螺旋杆。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。
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行测量。对于较长零件,则应当在全长的各个部位进行测量,务使获得一个比较正确的测量结果。
2.使用千分尺时应该注意什么?
1、千分尺是一种精密量具,使用时应小心谨慎,动作轻缓,不要让它受到打击和碰撞。千分尺内的螺纹非常精密,使用时要注意:①旋钮和测力装置在转动时都不能过分用力;②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;③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。
【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。
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)个分度格的长度相同,若主尺上最小分度为a,游标上最小分度值为b,则有
绝对误差
平均绝对误差
测量结果
外径
内径
高
圆筒内的体积 =
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
千分尺的精密度:mm零点读数
项目
1
2
3
4
5
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内径
读数显微镜的精密度:mm
项目
大学物理实验报告
姓名学号
学院班级
实验日期年月日实验地点:
实验名称
长度的基本测量
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则完成实验数据处理,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)。
三:读数显微镜的使用
1.掌握读数显微镜的使用方法和注意事项。
2.用读数显微镜测小圆片的内径。将读数显微镜对准小圆片,调节物距看清管口的像,测其内径。调转小圆片,对另一边进行测量。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
游标卡尺的精密度:mm
项目
1
2
3
4
5
平均值