大學(xué)物理實驗教案長度和質(zhì)量的測量

大學(xué)物理實驗教案長度和質(zhì)量的測量兩篇

　　篇一：大學(xué)物理實驗教案4--長度測量

　　大學(xué)物理實驗教案

　　實驗?zāi)康模?/strong>

　　1．掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測微計和移測顯微鏡的測量原理和使用方法。 2．根據(jù)儀器的精度和有效數(shù)字的定義，正確記錄原始數(shù)據(jù)。

　　3．掌握直接測量和間接測量的數(shù)據(jù)處理方法，并用不確定度報告測量結(jié)果。

　　實驗儀器：

　　游標(biāo)卡尺、螺旋測微計、移測顯微鏡、滾珠、圓管、毛細(xì)管、鋁塊。

　　實驗原理：

　　1． 游標(biāo)卡尺

　　普通測長度的尺子其準(zhǔn)確度有一定的局限性，主要是由于其分度值（即儀器能準(zhǔn)確鑒別的最小量值）較大。例如米尺的分度值為1mm 而不能更小，否則，刻度線太密將無法區(qū)分。為此，在主尺上裝一個能夠沿主尺滑動的帶有刻度的副尺，稱為游標(biāo)，這樣的裝置稱為游標(biāo)卡尺。

　　游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。主尺 D 是一根鋼制的毫米分度尺，主尺頭上附有鉗口 A 和刀口A′，游標(biāo)E 上附有鉗口 B、刀口 B′ 和尾尺 C ，可沿主尺滑動。螺絲F可將游標(biāo)固定在主尺上，當(dāng)鉗口AB密接時，則刀口 A′B′對齊，尾尺C和主尺尾部也對齊，主尺上的0線與游標(biāo)上的0線重合。

　　圖1 游標(biāo)卡尺

　　鉗口AB用來測物體的長度及外徑，刀口 A′B′用來測物體的內(nèi)徑，而尾尺C則用來測物體的深度。它們的讀數(shù)值，都是表示游標(biāo)的0線與主尺的0線之間的距離。

　　游標(biāo)卡尺的規(guī)格有多種，其精密程度各不相同，但不論哪一種，它的原理和讀數(shù)方法都是一樣的。常用游標(biāo)尺的設(shè)計，在游標(biāo)尺上刻有m個分格，游標(biāo)上m個分格的總長，正好與主尺上（m–1）個分格的總長相等，如果用 y 表示主尺上最小分格的長度，x 表示游標(biāo)上每一小格的長度，則

　　(m–1)y = mx 所以，主尺與游標(biāo)上每個分格長度的差值是

　　y?x?

　　y

　　m

　　這個量就是游標(biāo)卡尺的分度值。通常主尺最小分格y都為1mm，因此，游標(biāo)的分格數(shù)越多，分度值就越小，卡尺的精密度就越高。

　　常用的游標(biāo)卡尺的分度值有0.1mm 、0.05mm、0.02mm三種。

　　利用游標(biāo)卡尺測物體的長度時，把物體放于鉗口之間，游標(biāo)右移。游標(biāo)0線對準(zhǔn)主尺上某一位置，毫米以上整數(shù)部分l0可以從主尺上直接讀出，毫米以下部分△l從副尺上讀出。

　　2． 螺旋測微計

　　螺旋測微計（千分尺）是比游標(biāo)卡尺更精密的長度測量儀器，多用于測量小球和金屬絲的直徑或平板厚度。常用的一種螺旋測微計測量范圍0~25mm，分度值0.01mm。螺旋測微計的'結(jié)構(gòu)如圖2 所示，主要部分是在固定套管上有一個微動螺桿，螺距0.5mm，因此，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)一周時，它沿軸線方向前進(jìn)或后退0.5mm , 此距離在固定套管的標(biāo)尺（即主尺） 上顯示為一個分格。螺旋桿是和 螺旋柄相連，柄上附有沿圓周的 刻度（微分筒），即副尺，共有 50 個等分格。當(dāng)微分簡上的刻 度轉(zhuǎn)過一分格時，螺旋桿沿軸線

　　前進(jìn)或后退的距離為：

　　0.5mm

　　0.01m格圖2 螺旋測微計 50格

　　因此，螺旋測微計的分度值是0.01mm。

　　讀數(shù)時，從固定標(biāo)尺（主尺）上讀出整格數(shù)（每格0.5mm），0.5mm 以下的讀數(shù)則由微分筒（副尺）上的刻度讀出，可估測到0.001mm位上。

　　3.移測顯微鏡

　　移測顯微鏡是將測微螺旋和顯微鏡組合起來用于精確測量微小長度的專用顯微鏡，圖3是實驗室常用的移測顯微鏡之一。測微鼓輪A的周邊上刻有100個分格，鼓輪旋轉(zhuǎn)一周，顯微鏡筒水平移動1mm，每轉(zhuǎn)一分格，顯微鏡筒將移動0.01mm，它的量程一般是50mm .水平移動的距離（毫米數(shù)）由水平標(biāo)尺上讀出，小于1mm的數(shù)，由測微鼓輪讀出，兩者之和就是此時移測顯微鏡的位置坐標(biāo)值。圖3（b）是移測顯微鏡的螺旋測微裝置，它包括標(biāo)尺、讀數(shù)準(zhǔn)線E1和E2、測微鼓輪A。

　　移測顯微鏡使用方法：

　　（1）調(diào)整目鏡C，看清十字叉絲；

　　（2）將待測物安放在測量工作臺上，轉(zhuǎn)動反光鏡H，以得到適當(dāng)亮(轉(zhuǎn) 載于:wWw.cnboThwiN.cOM 博 威范文 網(wǎng):大學(xué)物理長度測量實驗報告)度的視場；

　　（3）旋動調(diào)焦手輪D，使鏡筒B下降到接近物體的表面，然后逐漸上升，看清待測物； （4）轉(zhuǎn)動測微鼓輪A，使叉絲交點和被測物上的一點（或一條線）對準(zhǔn)，記下讀數(shù)，繼續(xù)轉(zhuǎn)動鼓輪，使叉絲交點對準(zhǔn)另一點，再記下讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差即為所測兩點間的長度。

　　實驗內(nèi)容：

　　1、用螺旋測微計測滾珠的直徑。用螺旋測微計測滾珠的直徑10次。

　　2、用游標(biāo)卡尺測圓管的體積。

　　用游標(biāo)尺測圓管外徑、內(nèi)徑和高，各6次。

　　3、 測鋁塊的體積。

　　測鋁塊長、寬和高，各6次

　　圖3 移測顯微鏡

　　實驗數(shù)據(jù)記錄：

　　1、用螺旋測微計測滾珠的直徑

　　2、用游標(biāo)卡尺測圓管的體積

　　3測鋁塊的體積

　　篇二：大學(xué)物理實驗報告范例(長度和質(zhì)量的測量)

　　實驗項目: 長度和質(zhì)量的測量

　　【實驗題目】長度和質(zhì)量的測量

　　【實驗?zāi)康摹?/strong>

　　掌握米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微計等幾種常用測長儀器的讀數(shù)原理和使用方法。

　　2. 學(xué)會物理天平的調(diào)節(jié)使用方法，掌握測質(zhì)量的方法。

　　3. 學(xué)會直接測量和間接測量數(shù)據(jù)的處理，會對實驗結(jié)果的不確定度進(jìn)行估算和分析，能正確地表示測量結(jié)果。

　　【實驗儀器】(應(yīng)記錄具體型號規(guī)格等，進(jìn)實驗室后按實填寫)

　　直尺(50cm)、游標(biāo)卡尺(0.02mm)、螺旋測微計(0～25mm,0.01mm),物理天平(TW-1B型，分度值0.1g，靈敏度1div/100mg),被測物體

　　【實驗原理】(在理解基礎(chǔ)上，簡明扼要表述原理，主要公式、重要原理圖等)

　　一、游標(biāo)卡尺 主尺分度值：x=1mm,游標(biāo)卡尺分度數(shù)：n（游標(biāo)的n個小格寬度與主尺的n-1小格長度相等）,游標(biāo)尺分度值：

　　n1

　　x（50分度卡尺為0.98mm,20分度的為：0.95mm）,主尺分度值與游標(biāo)尺n

　　n1x

　　x?,即為游標(biāo)卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值為：nn

　　1/50=0.02mm,20分度的為：1/20=0.05mm。

　　讀數(shù)原理：如圖，整毫米數(shù)L0由主尺讀取，不足1格的小數(shù)部分?l需根據(jù)游標(biāo)尺與主尺對齊的刻線數(shù)

　　分度值的差值為：x

　　lkxkk和卡尺的分度值x/n讀取：

　　n1x

　　xk nn

　　讀數(shù)方法（分兩步）：

　　(1)從游標(biāo)零線位置讀出主尺的讀數(shù).(2)根據(jù)游標(biāo)尺上與主尺對齊的刻線k讀出不足一分格

　　x

　　的小數(shù),二者相加即為測量值.即: k,對于50分度卡尺：0.02;

　　n對20分度：0.05。實際讀數(shù)時采取直讀法讀數(shù)。

　　二、螺旋測微器

　　原理：測微螺桿的螺距為0.5mm，微分筒上的刻度通常為50分度。當(dāng)微分筒轉(zhuǎn)一周時，測微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm，而微分筒每轉(zhuǎn)一格時，測微螺桿前進(jìn)或后退0.5/50=0.01mm。可見該螺旋測微器的分度值為0.01mm，即千分之一厘米，故亦稱千分尺。

　　讀數(shù)方法：先讀主尺的毫米數(shù)（注意0.5刻度是否露出），再看微分筒上與主尺讀數(shù)準(zhǔn)線對齊的刻線（估讀一位）,乖以0.01mm, 最后二者相加。

　　三：物理天平

　　天平測質(zhì)量依據(jù)的是杠桿平衡原理

　　分度值:指針產(chǎn)生1格偏轉(zhuǎn)所需加的砝碼質(zhì)量，靈敏度是分度值的倒數(shù)，即Sn，它表示

　　m

　　天平兩盤中負(fù)載相差一個單位質(zhì)量時，指針偏轉(zhuǎn)的分格數(shù)。如果天平不等臂，會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，消除方法：復(fù)稱法，先正常稱1次，再將物放在右盤、左盤放砝碼稱1次(此時被測質(zhì)量應(yīng)為砝碼質(zhì)量減游碼讀數(shù))，則被測物體質(zhì)量的修正值為：m?

　　【實驗內(nèi)容與步驟】(實驗內(nèi)容及主要操作步驟)

　　m1m2。

　　162

　　(dd) =0.0904mm d9.483mm，UASi

　　6－1i1

　　2222

　　儀＝0.004mm，UAUBS儀=0.09mm

　　Ud0.09100%0.45% ∴d20.040.09(mm)， Ur(d)d20.044、由表4 數(shù)據(jù)得： mm1m2?293.15293.20293.18(g)

　　【實驗結(jié)果與分析】

　　1、米尺測得**的面積為：S915.7?0.7cm2，相對不確定度：0.08%

　　2、游標(biāo)卡尺測得圓環(huán)體積為：V(4.01.13)?104(mm3)，相對不確定度：3.2% 3、千分尺測得圓球直徑為：d20.040.09(mm)，相對不確定度：0.45% 4、復(fù)稱法測得圓柱體質(zhì)量為：293.18g。

　　測量結(jié)果是可信的。面積的相對不確定度非常小，并不能說明誤差非常小，因只

　　對長、寬的一個位置進(jìn)行了一次測量。

　　游標(biāo)卡尺測量誤差主要來自對與主尺對齊的游標(biāo)格線判斷不準(zhǔn)；螺旋測微器的測量誤差主要來自對格線是否露出的判斷和零點讀數(shù)及估讀數(shù)；

　　從天平測量結(jié)果可以看出，復(fù)稱法測出的兩次質(zhì)量很接近，說明天平的不等臂誤差是很小的。

　　懷 化 學(xué) 院 實 驗 數(shù) 據(jù) 記 錄 紙

　　實驗名稱： 長度與質(zhì)量的測量實驗時間：

　　表1 米尺測量××的面積數(shù)據(jù)

　　米尺量程： 50cm分度值： 1mm儀器誤差： 0.15mm

　　表2 游標(biāo)卡尺測量圓環(huán)的體積數(shù)據(jù)記錄表

　　分度值： 0.02mm儀器誤差：0.02mm零點讀數(shù)：x0： 0 mm

　　表3 用螺旋測微器測量小球直徑記錄表

　　分度值： 0.01mm 儀器誤差：0.004mm 零點誤差：d0： +0.012 mm

　　表4 復(fù)稱法測圓柱體質(zhì)量

　　最大稱衡質(zhì)量: 1000g