大学物理实验预习报告

大学物理实验预习报告

姓名 柳天一

实验班号

计科1204

实验号

1

实验名称 力学基本测量 实验地点

教三 203

实验目的:

1、 学习米尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平的测量原理与使用方法。

2、 掌握用浮力称衡法测量物体的密度。

3、 掌握一般仪器的读数规则,巩固有效数字与误差的基本概念。

实验原理及仪器介绍:

圆柱体密度计算公式如式(1)所示。 H

D m V m 24πρ==

(1) 液体密度计算公式如式(2)所示。

水

水

待测液体待测液体水

水

待测液体

待测液体

m m m m ρρρρ⨯=

⇒=

(2)

实验仪器:

1、游标卡尺

如图1所示,游标卡尺有两个主要部分,一条主尺与一个套在主尺上并可以沿它滑动的副尺(游标)。游标卡尺的主尺为毫米分度尺,当下量爪的两个测量刀口相贴时,游标上的零刻度应与主尺上的零位对齐。

如果主尺的分度值为a ,游标的分度值为b ,设定游标上n 个分度值的总长与主尺上( n-1 )分度值的总长相等,则有

a n n

b )1(-= (3)

图1 游标卡尺示意图

主尺与副尺每个分度值的差值即游标尺的分度值,也就就是游标尺的精度(最小读数值):

-

=-a b a n

a

n a n =-)1( (4) 常用的三种游标尺有50,20,10=n ,即精度各为0、1mm 、0、05mm 、0、02mm 。

游标尺的读数方法就是:先读出游标零线以左的那条线上毫米级以上的读数L 0,即为整数值;然后再仔细找到游标尺上与主尺刻线准确对齐的那一条刻线(该刻线的两边不对齐成对称状态),数出这条刻线就是副尺上的第k 条,则待测物的长度(即为小数值)为

n

a

k L L ⨯

+=0 (5) 图2就是50=n 分度游标卡尺的刻度及读数举例。图上读数: 00.0215.00120.0515.60L L k mm =+⨯=+⨯=

图2 游标卡尺读数示意图

螺旋测微器

如图3所示,螺旋测微器就是在一根测微螺杆上配一螺母套筒,上有0、5mm 分度的标尺。测微螺杆的后端连接一个有50个分度的微分套筒,螺距为50mm 。当微分套筒转过一个分度时,测微螺杆就会在螺母套筒内沿轴线方向改变0、01mm 。也就就是说,螺旋测微器的精密度(分度值)就是0、01mm 。由此可见,螺旋测微器就是利用螺旋(测微螺杆的外螺纹与固定套筒的内螺纹精密配合)的旋转运动,将测微螺杆的角位移转变为直线位移的原理实现长度测量的量具。

图3 螺旋测微器示意图

在使用螺旋测微器时,应该检查零线的零位置,当螺杆的一端与测砧相接触时,往往会有系统误差(读数不就是零毫米),所以必须先记下螺旋测微器的初读数z 0,根据不同情况z 0有正负之分。测量时将物体放在测砧与螺杆端面之间,转动测力装置,至听到“咯咯”的响声为止,两端面已与待测物紧密接触。从毫米分度尺上读出大于0、5mm 的部分,0、01mm 以上的部分从微分筒边缘刻度盘上对准基准线处读出,同时要估读出0、001mm 级。则待测物的实际长度为0z z L -=。螺旋测微器读数例如图4所示。

图4 螺旋测微器的读数示意图

螺旋测微器实际上就是实验方法中机械放大法的一种应用。假设微分套筒刻度部分的周长为50mm,刻了50个刻度,则分度值为1mm 的弧长。测量时当测微螺杆位移0、01mm 时,在微分套筒上相应变化为1mm,于就是微小位移被放大,放大倍数为

1005.050==

=

mm

mm

h

D

F π。

因此,这种装置使测量精度提高了100倍,这种方法称为螺旋放大法。凡采用螺旋测微装置的仪器,如读数显微镜、测量显微镜、迈克耳孙干涉仪等在测量部分中都采用了这种螺旋放大法。

分析天平

图5就是TG-628A 型分析天平结构图。

① 横梁;②,支点刀承;③、 支力销;④,平衡螺母;⑤、 托翼;

⑥,吊耳; ⑦,称盘;⑧、托盘螺母;⑨、制动旋钮;⑩,垫脚;○11螺旋脚;○12骑码执手;○13指针; ○

14标牌 图5 TG-628A 型分析天平结构图

与天平配套使用的就是一套Ⅲ级等砝码,其中最小质量的砝码为1mg,天平还设有骑码(游码)操纵装置,能搬动骑码正确安放在天平衡量刻度尺上。横梁上以中间为零,两侧各有10个槽口,在0～10mg 以内的质量变化,都可以通过骑码执手进行调节,使用天平应注意以下几点:

1)调水平的螺旋脚,使水准器的水泡移到中心以保证支柱铅直;

2)空载支起横梁(调节制动钮⑨),观察指针摆动情况,若指针不在零点或左右摆动格数不相等,应马上将横梁制动,再调节平衡螺母。反复几次观察调节,直到调准零点。