实验报告基本测量.doc

实验题目：基本测量 1、实验目的 1）掌握游标卡尺的读数原理和使用方法，学会测量不同样物体的长度。 2）掌握千分尺（螺旋测微器）和物理天平的使用方法。 3）测量规则固体密度。 4）测量不规则固体密度。 5）学会正确记录和办理实验数据，掌握有效数字记录、运算和不确定度估计。 2、实验仪器(在实验时注意记录各实验仪器的型号规格 游标卡尺(量程：125mm，分度值：0.02mm，零点读数：0.00mm)、螺旋测微计(量程：25mm，分度值：0.01mm， 零点读数：、物理天平(量程：500g，感量：0.05g)、温度计(量程：100℃，分度值：1℃)。3、实验原理 1、固体体积的测量 2 圆套内空部分体积V空＝πd内H／4 圆筒资料的体积 V＝圆筒壁的体积= (D2 d2)H 4 其相对不确定度计算公式为： 2D22UD2 2 2 UV ) 2 2D12UD1 Uh 2 ( D22 D12 D22 D12 h 0 1cm V 主尺 不确定度为：UV VUV V 0 5 10 副尺 ①游标卡尺的工作原理 图1 游标卡尺是利用主尺和副尺的分度的渺小差异来提高仪 器精度的。如图 1所示的“十分游标”，主尺上单位分度的长度为 1mm，副尺的单位分度的长度为 0.9mm， 副尺有 10条刻度，当主、副尺上的零线对齐时，主、副尺上第 n(n 为小于9的整数) 条刻度相距为n×= mm，当副尺向右搬动 mm时，则副尺上第n条刻度和主尺上某刻度对齐。 由此看出，副尺搬动距离等于 0.1mm 的n倍时都能读出，这就是“十分游标”能把仪器精度提高到 0.1mm的道理。 钢珠(球)的体积V 4 r3 D3 5 3 6 C 0 ②螺旋测微计的工作原理 A 0 如图2所示，A为固定在弓形支架的套筒，C是螺距为0.5mm 45 的螺杆，B为活动套筒,它和测微螺杆连在一起。活动套筒旋转 一周,螺杆搬动0.5mm。活动套筒左端边缘沿圆周刻有 50个分度， 当它转过1分度，螺杆搬动的距离δ =50=0.01mm，这样，螺杆移 动0.01mm时，就能正确读出。 ③移测显微镜 移测显微镜的螺旋测微装置的结构和工作原理与螺旋测微计相似，所以能把仪器精度提高到由于移测显微镜能将被测物体放大，所以物体上相距很近的两点间的距离也能测出。 2、固体和液体密度的测量 流体静力称衡法  B 图2 0.01mm。 ①固体密度的测定，设用物理天平称衡一外形不规则的固体，称得其质量为m，尔后将此固体完好浸入水中称衡，称得其质量为m1，水的密度为ρ0，则有: ρ固=mρ0/(m-m1) ②液体密度的测定 先用物理天平称衡一固体，称得其质量为m，尔后将此固体完好浸入水中称衡，称得其质量为m1，若将 该物体再浸入待测液体中进行称衡，设称得其质量为m2，水的密度为ρ0，则有: ρ液=ρ0(m-m2)/(m-m1) 用比重瓶测液体的密度，设空比重瓶的质量为m1，充满密度为ρx3待液体时的质量为m2，充满和该 液体同温度的蒸馏水时的质量为m3，比重瓶在该温度下容积为V，水的密度为ρ0，则 =ρ0(m2-m1)/(m3-m1) 3、实验内容及数据记录表格，橙色字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。 一、用游标卡尺（千分尺）测量铜套的高H、外径D、内径d等基本量度，估计各直接测量量的不确定度。计算出物体的体积，估计不确定度。 表1-2游标卡尺(量程125mm、最小分度值 1234 H(mm) D(mm) d(mm) n 6 UA(H) (HiH)2/n(n1) (Hi i1 i1  仪=0.02mm、零点读数0.00mm)测量铜管外形尺寸 56平均值UAUBUC H) 2 /6 (61) 依据有效数字的取值规则，不确 定度只取一个有效数字 (36.06 36.08)2 (36.04 36.08)2 (36.10 36.08)2 (36.08 36.08)2 (36.08 36.08)2 (36.10 36.08)2 6 (6 1) =0.00955mm≈0.01mm 同样能够计算出U(D)=0.00843mm ≈0.01mm，U(d)=0.00989mm≈0.01mm， A A UB=仪/ 3=0.02/ 3=0.01mm U(H)= (UA(H)) 2 (UB) 2 C UC(D)=(UA(D))2 (UB)2 =0.0143mm≈0.01mm， UC(d)= (UA(d))2 (UB)2 =0.0152mm≈0.01mm， 计算铜套的体积及其不确定度： V=(D2 d2)H 3 -6 =4063.73mm=×10(m) 4 VU(D) 2 VU(d) 2 VU(H) 2 U(V) D d H (HDU(D))2( 2 HdU(d))2[(D2d2)U(H)]2(式中的不确定度