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大学物理实验预习报告 ( 力学基本测量 ) 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： 学习米尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平的测量原理和使用方法。 掌握用浮力称衡法测量物体的密度。 掌握一般仪器的读数规则，巩固有效数字和误差的基本概念。 2 实验原理及仪器介绍： 圆柱体密度计算公式如式（ 1）所示。 m 4m V D 2 H 1） 液体密度计算公式如式（ 2）所示。 m待测液体 m水 m待测液体 水 待测液体 待测液体 水 m水 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， 一条主尺和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， 游标上的零刻度应和主尺上的零位对齐。 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 nb (n 1)a （3） 图 1 游标卡尺示意图 3 主尺与副尺每个分度值的差值即游标尺的 分度值，也就是游标尺的精度（最小读数值） ： (n 1)a a （4） a b a n 常用的三 种游 标尺有 n 10,20,50 , 即 精度各为 0.1mm 、0.05mm、0.02mm。 游标尺的读数方法是： 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），数出这条刻线是副尺上的第 k 条，则待测物的长度（即为小数值）为 L L0 k a （5） n 图 2 是 n 50 分度游标卡尺的刻度及读数举例。图上读数： L0 k 0.02 15.00 12 0.05 15.60mm 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。也就是说，螺旋4测微器的精密度（分度值）是 0.01mm。由此可见，螺旋测微器是利 图 4 螺旋测微器的读数示意图 螺旋测微器实际上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 ，于是微小位移被放大， D 50 mm 。因此，这种装置使测 放大倍数为 F 100 h 0.5mm 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 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 5 和天平配套使用的是一套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） 实验内容及步骤： 一、长度测量：在实验中分别用米尺、游标卡尺、螺旋测微器测量物体的长度。 1、用米尺测量金属薄片的长度 2、用游标卡尺测量圆柱体的内径、外径、高和深，并求出体积及误差。 3、螺旋测微器测量小钢球的直径 D。 选择不同的位置各测 5 次，求表面积。 二、密度测量：用浮力称衡法测量不规则物体的密度。 1、调整物理天平。 调水平。旋转底脚螺钉，使水平仪的气泡位于中心。 调零点。 称衡。 2、测量金属块的密度。 用天平称量金属块的质量 m，共 5 次。 用细丝将金属块悬吊在水中，测量金属块的质量 m2，共五次。 数据表格： 一、用米尺、游标卡尺测量数据表格 米尺 /(mm) 游标卡尺 /(mm) L0 L1 L=L1-L0 △ L D 内 △D D 外 △D 高 H △ H 深 h △ h 1 2 3 4 5 平 均 D内 = D外 = 值 L = H = h = L = D内 = D外 = H = h = 二、螺旋测微器测量小钢球的直径 D 数据表格 D/(mm) D /(mm)=D- D 1 2 3 4 5 平均值 D = 6 三、用浮力称衡法测量不规则物体的密度数据表格 m1 /g m1 /g= m1 - m1 m2 /g m2 /g= m2 - m2 1 2 3 4 5 教师签字： 月 日 7