学物理实验教案4--长度测量.docx

大学物理试验教案 试验名称长度测量教学时数2学时教学目的和要求1、驾驭游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和运用方法。2、学会正确记录原始数据。3、驾驭直接测量和间接测量的数据处理方法，并用不确定度报告测量结果。教学重点1、游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和运用方法。2、游标卡尺，螺旋测微计的读数规那么以及有效数字运算规那么。3、试验数据的标准记录。4、数据处理方法、不确定度的估计方法和不确定度的标准表示。教学难点1、试验数据的标准记录。2、不确定度的标准表示。教学内容1、游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和运用方法。2、用螺旋测微计测滚珠的直径；3、用游标卡尺测圆管的体积4、用移测显微镜测毛细管的内直径5、测铝块的体积。教学方法先讲授，然后实际演示操作要点。教学手段学生操作，随堂检查操作状况。依据学生的操作状况将简单犯错的问题做重点提示，学生可以依据操作中遇到的详细问题个别提问。时间安排讲授30分钟，学生操作70分钟。板书设计试验目的、测量关系式、数据记录表格。主要参考资料1、杨述武等，一般物理试验第四版M. 北京：高等教化出版社，2007.2、郑庚兴，大学物理试验M. 上海：上海科学技术文献出版社，2004.3、黄水平，大学物理试验M. 北京：机械工业出版社，2021.4、徐扬子，丁益民，大学物理试验M. 北京：科学出版社，2006.试验目的：1驾驭游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和运用方法。2依据仪器的精度和有效数字的定义，正确记录原始数据。3驾驭直接测量和间接测量的数据处理方法，并用不确定度报告测量结果。试验仪器：游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜、滚珠、圆管、毛细管、铝块。试验原理：1 游标卡尺一般测长度的尺子其精确度有肯定的局限性，主要是由于其分度值即仪器能精确鉴别的最小量值较大。例如米尺的分度值为1mm 而不能更小，否那么，刻度线太密将无法区分。为此，在主尺上装一个能够沿主尺滑动的带有刻度的副尺，称为游标，这样的装置称为游标卡尺。游标卡尺的构造如图1 所示。主尺 D 是一根钢制的毫米分度尺，主尺头上附有钳口 A 和刀口A，游标E 上附有钳口 B、刀口 B 和尾尺 C ，可沿主尺滑动。螺丝F可将游标固定在主尺上，当钳口AB密接时，那么刀口 AB对齐，尾尺C和主尺尾部也对齐，主尺上的0线及游标上的0线重合。 图1 游标卡尺钳口AB用来测物体的长度及外径，刀口 AB用来测物体的内径，而尾尺C那么用来测物体的深度。它们的读数值，都是表示游标的0线及主尺的0线之间的距离。游标卡尺的规格有多种，其精细程度各不一样，但不管哪一种，它的原理和读数方法都是一样的。常用游标尺的设计，在游标尺上刻有m个分格，游标上m个分格的总长，正好及主尺上m1个分格的总长相等，假如用 y 表示主尺上最小分格的长度，x 表示游标上每一小格的长度，那么 (m1)y = mx所以，主尺及游标上每个分格长度的差值是这个量就是游标卡尺的分度值。通常主尺最小分格y都为1mm，因此，游标的分格数越多，分度值就越小，卡尺的精细度就越高。常用的游标卡尺的分度值有0.1mm 、0.05mm、0.02mm三种。利用游标卡尺测物体的长度时，把物体放于钳口之间，游标右移。游标0线对准主尺上某一位置，毫米以上整数局部l0可以从主尺上直接读出，毫米以下局部l从副尺上读出。2 螺旋测微计螺旋测微计千分尺是比游标卡尺更精细的长度测量仪器，多用于测量小球和金属丝的直径或平板厚度。常用的一种螺旋测微计测量范围025mm，分度值0.01mm。螺旋测微计的构造如图2 所示，主要局部是在固定套管上有一个微动螺杆，螺距0.5mm，因此，当螺杆旋转一周时，它沿轴线方向前进或后退0.5mm , 此距离在固定套管的标尺即主尺上显示为一个分格。螺旋杆是和螺旋柄相连，柄上附有沿圆周的刻度微分筒，即副尺，共有 50 个等分格。当微分简上的刻度转过一分格时，螺旋杆沿轴线前进或后退的距离为： 图2 螺旋测微计因此，螺旋测微计的分度值是0.01mm。 读数时，从固定标尺主尺上读出整格数每格0.5mm，0.5mm 以下的读数那么由微分筒副尺上的刻度读出，可估测到0.001mm位上。移测显微镜是将测微螺旋和显微镜组合起来用于精确测量微小长度的专用显微镜，图3是试验室常用的移测显微镜之一。测微鼓轮A的周边上刻有100个分格，鼓轮旋转一周，显微镜筒水平移动1mm，每转一分格，显微镜筒将移动0.01mm，它的量程一般是50mm .水平移动的距离毫米数由水平标尺上读出，小于1mm的数，由测微鼓轮读出，两者之和就是此时移测显微镜的位置坐标值。图3b是移测显微镜的螺旋测微装置，它包括标尺、读数准线E1和E2、测微鼓轮A。移测显微镜运用方法：1调整目镜C，看清十字叉丝；2将待测物安放在测量工作台上，转动反光镜H，以得到适当亮度的视场；3旋动调焦手轮D，使镜筒B下降到接近物体的外表，然后渐渐上升，看清待测物；4转动测微鼓轮A，使叉丝交点和被测物上的一点或一条线对准，登记读数，接着转动鼓轮，使叉丝交点对准另一点，再登记读数，两次读数之差即为所测两点间的长度。 试验内容：1、 用螺旋测微计测滚珠的直径。 用螺旋测微计测滚珠的直径10次。2、 用游标卡尺测圆管的体积。 用游标尺测圆管外径、内径和高，各6次。3、 测铝块的体积。 测铝块长、宽和高，各6次图3 移测显微镜 试验数据记录：1、 用螺旋测微计测滚珠的直径分度值： mm 仪器误差限： mm 零点读数： mm测量次数n12345678910直径d/mm2、 用游标卡尺测圆管的体积分度值： mm 仪器误差限： mm 零点读数： mm 123456外径 内径长3、 测铝块的体积分度值： mm 仪器误差限： mm 零点读数： mm 123456长 宽高