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实验1 物体密度的测量实验1物体密度的测量 一 目的 1、 了解卡尺、千分尺的读数原理； 2、 掌握卡尺、千分尺和物理天平的使用方法； 3、 掌握形状规则物体的密度测量方法。 二 仪器 游标卡尺、千分尺、物理天平 三 实验原理 游标卡尺 1、 结构 游标卡尺是由主尺和游标尺组成，包括内量爪、外量爪、尾尺这三种测量方法。 2、 读数原理 a、 主尺读数方法：如果游标上“0”刻度线在主尺上KK+1毫米之间的某一位置，那么就读为K； b、 游标的读数：如果游标上第P条刻度线与主尺上某刻度线对齐，那么就读为P。 所以物体的长度为L=K+P。 千分尺 1、 结构 千分尺的量程是25mm，精确度为0.001cm。它的主要部分是测微螺旋，由一根精密的测微螺杆和有毫米刻度的固定套管组成。固定套管外有一微分筒，微分筒上沿圆周刻有50个等分格，当微分筒旋转一周，测微螺杆正好沿轴线方向移动一个螺距0.5mm，这是千分尺的机械放大原理。 2、 读数方法 固定套管的标尺刻在水平线的上下，上面刻度线是整毫米数，下面刻度线在上面二刻度线的中间，表示0.5mm。读数时应该先从固定套管上读出整数格，再以固定套管上的水平线为读数准线，读出微分筒上的分格数，估计到最小分格的十分之一。即0.001mm这一位。 物理天平 1、 结构 主要由制动架、横梁、指针和称盘组成。 2、 物理天平的操作方法 (a)、调节水平 调节水平螺丝中的任一个，使水准仪上的气泡处在顶部或底部位置。 同步调节两个水平螺丝，使气泡位于水准仪的中央，这时天平就处于水平状态。 1 (b)、调节零点平衡 游码拔到零位置，称盘挂在刀口上，支起横梁，指针若在标尺中间，或在标中间往左右等幅振动，则天平平衡。 (c)、称衡 左物右码； 称衡完毕要放下横梁。 四 实验步骤 1、 游标卡尺的使用 测量铜柱体的直径和高，分别重复6次；计算高H，直径D的测量平均值和测量的不确定度。 2、 千分尺的使用 测量小钢球的直径d，重复6次；计算它的平均值和不确定度。 3、 物理天平的使用 测量铜柱和钢球的质量各一次；计算铜柱体和钢球的的密度和测量的不确定度。 五 数据及处理 表1 铜柱体直径与高度的测量数据(cm) 次序 D H 1 2 3 4 5 6 平均 s 2.488 2.486 2.484 2.486 2.484 2.484 2.485 0.0011 2.902 2.902 2.908 2.904 2.902 2.904 2.904 0.00234 22经检验以上数据没有坏值 æDmöæ2ö22-3-3=S+ç÷=0.45+ç÷uDDç÷ç÷´10=1.24´10cm è3øè3øuHæDmöæ2ö22-3-3=SH+ç÷=0.96+ç÷´10=1.5´10cm ç÷ç÷è3øè3ø22D=D±uD=2.485±0.002(cm) H=H±uH=2.904±0.002(cm) 表2 小钢球直径测量数据(mm) 次序 X0 Xd d 1 0.002 9.522 9.524 2 3 4 5 6 平均 S 8.37×10-4 0.002 0.004 0.003 0.001 0.002 9.521 9.518 9.520 9.520 9.520 9.523 9.522 9.523 9.521 9.522 9.522 22以上数据经检验没有坏值 udæDmöæ4ö22-3-3=Sd+ç÷=0.837+ç÷ç÷ç÷´10=2.4´10mm è3øè3ø2 d=d±ud=9.522±0.003(mm) 铜柱体的的密度计算： D0.05M=117.05g；umm=3=3=0.03g V=p4D2H r=MV=4MpD2H=117.05´43.14´2.4852´2.904=8.310(g/cm3)222E=æçöæçumuDör÷+æuHöèM÷÷+çøç2èD÷çøçèH÷÷ø22=æç0.03öæ0.002ö2æ0.002ö è117.05÷ø+çè2´2.485÷ø+çè2.904÷ø=0.07´10-6+2.6´10-6+0.49´10-6=1.78´10-3=0.178%ur=Er´r=0.178%´8.310=0.02(g/cm3) ìïr=r±=8.31±0.02(g/cm3íur)(P=68.3%) ïîEr=0.18%小钢球密度的计算： M=3.53g；u0.05m=Dm3=3=0.03g V=p6D3 r=MV=6MpD3=6´3.533.14´0.95223=7.81(g/cm3) 3 22E=æççumö÷+æç3udör÷èM÷øçèd÷ø2=æç0.03ö2æ0è3.53÷ø+ç.003ö è3´9.522÷ø=72.3´10-6+0.9´10-6=9´10-3=0.9%u3r=Er´r=0.9%´7.81=0.07(g/cm) ìïr=r±=7.81±0.07(g3íur/cm)ïîEr=0.9%4