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2021物理实验讲义 2021物理实验讲义 实验一 长度测量 .................................. 5 实验二 实验三 实验六 实验九 单摆 ........................................ 13 液体粘度的测定 .................... 17 杨氏模量的测量 .................... 31 固体液体密度的测定 ............ 46 实验一 长度测量 1．掌握游标及螺旋测微原理。 2．正确使用米尺、游标卡尺、螺旋测微器、移测显微镜测量长度。 【实验仪器】 米尺、游标卡尺、螺旋测微器、移测显微镜。 【实验原理】 米尺的最小分度值一般为1mm ，使用米尺测量长度时，可以准确读到毫米这一位上，米尺以下的一位要凭视力估读。 使用米尺测量时，为了避免因米尺端边磨损而引入的误差，一般不从“0”刻度线开始；为了避免因米尺具有一定厚度，观察者视线方向不同而引入的误差，必须使待测物与米尺刻度线紧贴；为了减少因米尺刻线不均匀而引入的误差，可以选择不同的测量起点对待测物作多次测量。 图1-1 图1-1 米尺不能进行精度较高的测量，为了提高测量精度，可以使用游标卡尺。游标卡尺 主要由主尺和游标两部分构成，如图1-1所示。游标紧贴着主尺滑动，外量爪用来测量厚度和外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽的深度，紧固螺钉用来固定量值读数。使用游标卡尺时应一手拿物体，另一手持尺，轻轻将物体卡住。应特别注意保护量爪不被磨损，不允许用游标卡尺测量粗糙的物体，更不允许被夹紧的物体在卡口内移动。测量前应注意游标零线是否和主尺零线对齐，如果没有对齐，则表示有初读数。当游标的零线在主尺零线的左边时，初读数取负数，反之取正值。实际测量时应将游标卡尺的读数减去初读数，才得到物体的真实长度。 游标卡尺测量长度时读数方法为：先从主尺上读出游标“0”刻度线所在的整数分度值l （mm ），再看游标上与主尺对齐的刻度线的序数（格数）n ，于是物体长度为 L = l + n2?x 式中，?x 为游标卡尺的最小分度值（精度值），为使读数方便，游标上并不标出刻度线的序数n ，而标上n 2?x 值。如图1-2所示，读数为：50.24（50.00+1230.02）mm 。 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3．螺旋测微器 螺旋测微器是由一根精密螺杆和与它配套的螺母部分组成。螺杆后连接一个可旋转的微分套筒，如图1-3所示。微分套筒每旋转一周，螺杆前进（或后退）一个螺距。若微分套筒上刻有n 个分度，螺距为a mm ，则每转动一个分度，螺杆移动的距离为a / n mm 。在图1-3中螺距为a = 0.5mm ，微分套筒圆周上刻有50个分度，每转动一个分度，螺杆移动距离为0.5 / 50 = 0.01mm。 测量长度时，倒转棘轮，将待测物体放在测量砧台和测量螺杆之间，然后再转动棘轮，听到“咯、咯??”声音时（表示待测物体已被夹紧）即停止转动。读数时，先读出螺母套筒上没有被微分套筒的前沿遮住的刻度值；再读出螺母套筒上横线所对准的微分套筒上的读数，并读出估读数，二者之和即为最后的读数。 因为螺母套筒上的刻度线有一定宽度，当螺母套筒上横线所对准微分套筒上的读数在“0”上下时极易读错，务必特别注意。通常微分套筒上的“0”线在横线上方时，尽管螺母套筒上的一条刻度线似乎已经看到，但读数时不能考虑进去，否则读数将误加0.500mm 。 螺旋测微器在使用一段时间后，零点会发生变化。所以测量时必须先记下初读数。具体方法是：在测量砧台和螺杆之间不放入任何物体，旋转棘轮，当听到“咯、咯??”响声时停止转动（每次测量咯咯声应保持一致，两声或者三声）。此时微分套筒上的“0”刻度线不一定与螺母套筒上的横线对准。这时的读数称为初读数。应注意初读数有正负 之分。初读数是系统误差，测量物体长度时所读出的数值应减去这个初读数后，才是物体的长度。 如图1-4所示，（a ）的读数为：4.686（4.500+0.186）mm ；（b ）的读数为：5.188（5.000+0.188 ）mm ；（c ）的读数为2.478（2.000+0.478）mm 。 （a ） （b ） （c ） 1．米尺测量某一物体的长度，进行10次测量。 2．用游标卡尺测量金属圆环的外径、内径和高，进行10次测量，并计算其体积。 3．用螺旋测微器测量小钢球的直径，在不同直径处进行10次测量，并计算体积。 【思考题】