基本长度测量密度测定试验报告

1、基本长度的测量实验目的1 .掌握游标和螺旋测微装置的原理，学会游标卡尺和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和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2T）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2T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（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(2.1)Nb（N1）a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、(2.2)Word文档图2-7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22。五十分游标的精度值=0.02mm.游标上刻有0、1、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1的普遍表达式为1kan（2.3）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，a1mm。图28所示的情况，即121.58mm。在用游标卡尺测量之前，应先把量爪A、B合拢

3、，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l1il。其中，1i为未作零点修正前的读数值，l。为零点读数。l。可以正，也一手拿物体，另一手持尺，如图2c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2P2、螺旋测微器(千分尺)常见的螺旋测微器如(图2T0)所示。它的量程是25mm,分度值是0.01mm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。测量物体

4、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以下图2T0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2T1(a)和(b),其读数分别为5.650mm、5.150mm。Word文档(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2T1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 .

5、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1-(9.5159.51479.517)9.515mm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1234567Di/mm9.5159.5149.5189.5169.5159.5139.517D的测量值为:Word文档A类不确定度为:D偿(9.5159.515)2(9.5149.515)22(9.5179.515)20.0007

6、B类不确定度为:0.004.30.0023总的不确定度UdUd.D2Ub2,0.000720.002320.003钢球直径D测量结果:D(9.5150.003)mmUq3.2104同理:D的A类不确定度为:D0.0077Word文档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)110.966.5880.28211.006.6080.30311.026.5880.26410.98P6.5680.28510.986.5880.28610.966.5680.26平均D10.98d6.58H80.286(61)."

7、d)20.0066H,6(61)D的总的不确定度为：6(HiH)210.0045:.一2220.022Ud:dUb,0.0077()30.014同理：Ud0.014Uh0.013空心圆柱体的体积V为：-3-331416CCV(D2d2)H-(10.9826.582)80.284871.64344V的不确定度_22根据:InVInln(Dd)InH4有:InV2DDD2d2InV2dInV17-dD2d2HHUvV2D,D2d2uD2d22D2d2Ud2210.980.014210.9826.582226.580.01410.9826.58220.01380.280.0046Uv0.0046V0

8、.00464871.64322.623空心圆柱体的体积测量结果:Word文档3V(487123)mm3UrV4.6103注：实验室条件：1、温度：25.0C；2、大气压强：759mmHg;3、湿度：65%固体和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和液体的密度。3、复习巩固有效数字和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（附整码）分度值:烧杯、不规则形状金属物体、实验原理0.1g；量程：1000g；加=0.05g纯水、盐水、温度计。密度是物质的基本属性之一,在工业上常常通过物质密度的测定而做成份分析和纯度鉴定。按密度定义:测出物体质量m和体

9、积V后，可间接测得物体的密度1.静力称衡法测不规则固体的密度Word文档这一方法的基本原理是阿基来德原理(如图1)。物体在液体中所受的浮力等于它所排开液体的重量。在不考虑空气浮力的条件下，物体在空气中重为Wmg,它浸没在液体中的视重Wimig。那么，物体受到的浮力为：FWW1(mm1)g(1.2.2)m和mi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：FoVg(1.2.3)式中o是液体的密度，V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：1 -0(1.2.4)mm1用这种方法测密

10、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，o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和浸没在密度o己知的液体中称量，相应的整码质量分别为m和m1，冉将该重物浸没在待测液体中称量，相应的整码质量为m2。重物在待测液体中所受的浮力为：(1.2.5)F1(mm2)g色Vg重物在密度0的液体中所受的浮力为：(1.2.6)F(mm)g°Vg由式(1.2.5),(1.2.6)可得待测液体密度为：(1.2.7)mm220mm1实验内容与步骤1 .按天平的调节要求，调好天平。底板的水平调节。横梁的水平调节。2

11、.测量不规则金属物体的密度10(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m10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m1oWord文档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m2o4 .记录所用水的温度，查出相应的水的密度0。数据处理流体静力称衡法测固体和液体密度数据记录m(g)m1(g)m2(g)t(C)20.6518.1017.6625.0天平误差为0.05g经查表25.0(C)水的密度o=0.99707g.cm1、不规则物体密度的测定根据公式(1.2.4)式和数据

12、记录则：20.6520.6518.100.997073.8.074(gcm3)因为测量采用单次测量的方式，根据单次测量不确定度的计算公式：当取：K1时，m、m*q不确定度为：UmUm1显则：UmUm10.05(g)根据间接测量的不确定度的传递公式：叱Um)2VUm1)2(mm1)220Um1自：m1U20U(mmJ218.100.99720.05(20.6518.10)2220.650.99720.05(20.6518.10)20.211相对不确定度为:Word文档UrL也118.0740.026不规则物体密度1的测量结果为:Un(8.070.21)g2.6%3cm2、液体密度的测定根据公式（

13、1.2.7）式和数据记录则：20.65m20m117.6620.6518.10_30.997071.069(gcm3)因为测量采用单次测量的方式，根据单次测量不确定度的计算公式:U当取：K1时，m、m1、2的不确定度为:mim2则:mim20.05(g)根据间接测量的不确定度的传递公式:U2,(一2Um)2(2Um1)2(-2Um2)2；mm1m2行：m2m10(mm1)mm22Um1(mm1)(mm1)Um111217.6618.102(20.6518.10)20.0517.6620.65八八20.05(20.6518.10)20.050.028(20.6518.10)2相对不确定度为:Ur

14、r20.0280.0261.069不规则物体密度1的测量结果为:Word文档1Urr1(1.070.03)g2.6%cm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.cm-3t(C)0t(C)0t(C)0t(C)000.9998790.99981180.99862270.9965410.99993100.99973190.99842280.9962620.99997110.99963200.99823290.9959730.99999120.99952210.9980230

15、0.9956741.00000130.99940220.99780310.9953750.99999140.99927230.99757320.9950560.99997150.99913240.99732330.9947270.99993160.99897250.99707340.9944080.99988170.99880260.99681350.99406误差分析用流体静力称衡法确定固体的体积，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，但是，用天平测量物体重量的误差是来自多方面的因素，比如，天平不等臂，整码的误差，天平