力学基本测量长度测量、质量称量是物理实验中必不可少的一个重要部分，游标卡尺、千分尺是长度测量中较精密的仪器，物理天平则是物理实验称量中的主要工具，这些测量工具的使用是我们完成大学物理实验必须具备的最基本的能力。本次实验主要让学生掌握基本测量工具游标卡尺、千分尺、天平的原理和使用方法，并进行相应的数据测量；掌握多次测量和间接测量的数据处理和结果表示方法。【教学目的】1、学习掌握游标卡尺、螺旋测微计、物理天平的原理和使用方法。2、练习实验工作中正确读数、记录有效数字及处理初步误差和数据。【教学重点】1、游标卡尺、千分尺、天平的原理和使用方法；2、综合使用各种测量仪器测量不规则物体密度。【教学难点】不确定度的计算和结果表示方法。【教学方法】以学生实验操作为主，适当讲授、讨论、演示相结合。【实验仪器】游标卡尺、螺旋测微计、物理天平及码、金属圆柱杯、细铜丝。【学时】3学时，其中原理讲授和演示约40分钟，学生操作和个别指导约90分钟；【教学方法】1、配合实验展板做原理讲解；2、结合实验仪器做操作讲解和演示；3、指导学生自己动手操作观察现象，记录数据。【课程讲授】提间1、常用的测量微小长度的工具？答：千分尺，游标卡尺。2、实验室中常用的天平有哪几种？答：有3种：托盘天平、物理天平、分析天平。一、实验原理（一）游标卡尺1、基本构造和读数方法
力学基本测量 长度测量、质量称量是物理实验中必不可少的一个重要部分，游标卡尺、千分尺是长 度测量中较精密的仪器，物理天平则是物理实验称量中的主要工具，这些测量工具的使用 是我们完成大学物理实验必须具备的最基本的能力。 本次实验主要让学生掌握基本测量工具游标卡尺、千分尺、天平的原理和使用方法， 并进行相应的数据测量；掌握多次测量和间接测量的数据处理和结果表示方法。 【教学目的】 1、 学习掌握游标卡尺、螺旋测微计、物理天平的原理和使用方法。 2、 练习实验工作中正确读数、记录有效数字及处理初步误差和数据。 【教学重点】 1、游标卡尺、千分尺、天平的原理和使用方法； 2、综合使用各种测量仪器测量不规则物体密度。 【教学难点】 不确定度的计算和结果表示方法。 【教学方法】 以学生实验操作为主，适当讲授、讨论、演示相结合。 【实验仪器】 游标卡尺、螺旋测微计、物理天平及砝码、金属圆柱杯、细铜丝。 【学时】 3 学时，其中原理讲授和演示约 40 分钟，学生操作和个别指导约 90 分钟； 【教学方法】 1、配合实验展板做原理讲解； 2、结合实验仪器做操作讲解和演示； 3、指导学生自己动手操作观察现象，记录数据。 【课程讲授】 提问 1、 常用的测量微小长度的工具？ 答：千分尺，游标卡尺。 2、 实验室中常用的天平有哪几种？ 答：有 3 种：托盘天平、物理天平、分析天平。 一、 实验原理 （一）游标卡尺 1、基本构造和读数方法
游标卡尺是常用的测量仪器，它可以测量物体的长度、深度以及圆环的内外径等。它的外形和基本构造如图1ONnninnnnnaiinm图1游标卡尺的外形和构造它是由主尺（Z）和可沿主尺滑动的游尺（U）组成。游尺上的刻度称为游标。钳口（C）和刀口（E）与主尺连在一起，固定不动。钳口（D）和刀口（F）及深度尺（G）与游尺连在一起，可随游尺一起滑动。钳口C、D可以夹住待测物体，用来测量物体的外部尺寸，故称为外卡。刀口E、F用来测量孔的内径，故称为内卡。深度尺（G）用来测量孔的深度。推把（W）用来推动游尺。游尺紧固螺钉（K）在测量结束时用来固定游尺的位置，以便于读数。下面以实验所用的准确度为0.02mm的游标卡尺为例，说明它的原理及读数方法。在主尺上刻有普通米尺的分度，即最小刻度为1mm，游标附尺上刻有50个分度，其总长正好和主尺上49个最小分度的总长相等，即49mm，则游标上每一个最小分度的实际长度为0.98mm，比主尺上最小分度短了0.02mm。当钳口并紧时，游标上的“0”刻线正好对准主尺上的“0”刻线，而当卡尺钳口间夹有测量物体，钳口张开一定距离时，游标上“0”刻线对准主尺上某一位置，这时毫米以上的整数部分可以从主尺上直接读出。如图待测物体的长度毫米以上的整数部分为，不足毫米的小数部分从游标上读出，其方法是：找出游标上哪一根线与主尺上的某根刻线对得最齐，这样的线有且只有一条，称为小数线，其余的线均有不同程度的错开。如果游标上第k条线和主尺上某条刻线对的最齐，则小数部分为0.02*k（mm）。最后把读出的整数部分与小数部分相加就得出待测量的长度。23mm主尺36nTTTTTTTT7TTT132571168910濮尽24*0.02-0.48mm图2游标卡尺的读数
游标卡尺是常用的测量仪器，它可以测量物体的长度、深度以及圆环的内 外径等。它的外形和基本构造如图 1 图1 游标卡尺的外形和构造 它是由主尺（Z）和可沿主尺滑动的游尺（U）组成。游尺上的刻度称为游标。钳口 （C）和刀口（E）与主尺连在一起，固定不动。钳口（D）和刀口（F）及深度尺（G）与 游尺连在一起，可随游尺一起滑动。钳口C、D可以夹住待测物体，用来测量物体的外部尺 寸，故称为外卡。刀口E、F用来测量孔的内径，故称为内卡。深度尺（G）用来测量孔的 深度。推把（W）用来推动游尺。游尺紧固螺钉（K）在测量结束时用来固定游尺的位 置，以便于读数。 下面以实验所用的准确度为0.02mm的游标卡尺为例，说明它的原理及读数方法。 在主尺上刻有普通米尺的分度，即最小刻度为1mm，游标附尺上刻有50个分度，其总 长正好和主尺上49个最小分度的总长相等，即49mm，则游标上每一个最小分度的实际长 度为0.98mm，比主尺上最小分度短了0.02mm。当钳口并紧时，游标上的“0”刻线正好对 准主尺上的“0”刻线，而当卡尺钳口间夹有测量物体，钳口张开一定距离时，游标上 “0”刻线对准主尺上某一位置，这时毫米以上的整数部分可以从主尺上直接读出。如图待 测物体的长度毫米以上的整数部分为，不足毫米的小数部分从游标上读出，其方法是：找 出游标上哪一根线与主尺上的某根刻线对得最齐，这样的线有且只有一条，称为小数线， 其余的线均有不同程度的错开。如果游标上第k条线和主尺上某条刻线对的最齐，则小数部 分为0.02*k（mm）。最后把读出的整数部分与小数部分相加就得出待测量的长度。 图 2 游标卡尺的读数
如上图2所示，为游标卡尺测量某物体长度时的读数示意，游标的零位在23mm和24mm之间，则物体长度的整数部分为23mm。游标上一共有50个刻度，经仔细观察，其中第24个刻度与主尺上的刻线对得最整齐，则物体长度的小数部分为24x0.02=0.48mm。2、游标原理许多测量仪器上都采用游标装置，有10分度，20分度，50分度，等等。有的游标刻在直尺上，也有的刻在圆盘上（如分光仪），它们的原理和读数方法都是一样的，有必要在这里做进一步具有普遍意义的说明。如果用a表示主尺上最小分度的长度，用n表示游标的总分度数，则游标上n个游标的长度实际上与主尺上（n-1）个最小刻度的长度相等，每个游标的实际长度b为b= a(n-1)主尺最小分度与每个游标长度之差na-b=a_a(n-l)_ann其值恰好是主尺的最小分度与游标的总分度数之比，称为卡尺的测量准确度。测量时如果游标上第k条刻线与主尺上的某条刻线对得最齐，则游标读数为。现将各种常用的游标特性列表如下备查：主尺10.511最小分度的长度a(mm)5025分度数1020n测量0. 10. 020.02准确度0.05a/n(mm)量程15015015或200150(mm)我们实验所用的游标卡尺主尺最小分度a=1mm，游标上总分度数n=50，准确度为a/n=0.02mm。3、游标卡尺的使用规则
如上图 2 所示，为游标卡尺测量某物体长度时的读数示意，游标的零位在 23mm 和 24mm 之间，则物体长度的整数部分为 23mm。游标上一共有 50 个刻度，经仔细观察，其中 第 24 个刻度与主尺上的刻线对得最整齐，则物体长度的小数部分为 240.02 = 0.48mm 。 2、游标原理 许多测量仪器上都采用游标装置，有 10 分度，20 分度，50 分度，等等。有的游标刻 在直尺上，也有的刻在圆盘上（如分光仪），它们的原理和读数方法都是一样的，有必要 在这里做进一步具有普遍意义的说明。 如果用 a 表示主尺上最小分度的长度，用 n 表示游标的总分度数，则游标上 n 个游标 的长度实际上与主尺上（n-1）个最小刻度的长度相等，每个游标的实际长度 b 为 n a n b ( −1) = ， 主尺最小分度与每个游标长度之差 n a n a n a b a = − − = − ( 1) 其值恰好是主尺的最小分度与游标的总分度数之比，称为卡尺的测量准确度。测量时 如果游标上第 k 条刻线与主尺上的某条刻线对得最齐，则游标读数为。 现将各种常用的游标特性列表如下备查： 主尺 最小分 度的长 度 a （mm） 1 1 1 0.5 分度数 n 10 20 50 25 测量 准确度 a/n （mm） 0.1 0.05 0.02 0.02 量程 （mm） 150 150 15 或 200 150 我们实验所用的游标卡尺主尺最小分度 a=1mm，游标上总分度数 n=50，准确度为 a/n=0.02mm。 3、 游标卡尺的使用规则
（1）对零点：使钳口靠紧，若游标上“0”线与主尺上“0”线重合，则零点已对齐，如果不重合（用久了可能会磨损），则应记下零点读数予以修正，但卡尺一般不会产生零点误差。（2）移动游标时，右手握紧主尺，用拇指按在游标的凸起不部分，或推或拉，卡住被测物体时，用力要松紧适当，以免损坏卡尺或被测物体。（3）被夹紧物体在卡口内不能松动挪移。二、螺旋测微计1、螺旋测微计也叫千分尺，是比卡尺更为精密的长度测量仪器，它根据螺旋测微原理制成，一般最小分度值为0.01mm，并能估读到0.001mm。H3ALdR:G1361原张O工件oot0~25mm-0.5mm10.W杆螺535 BNF一尺架：G一测砧；R一测微螺杆；M-锁紧装置S固定套管；T一微分筒；H一测力装置（棘轮装置）图3螺旋测微计螺旋测微计的构造如图3所示，它主要由一根精密的测微螺杆（R）和固定套管（S）组成。螺杆的螺距为0.5mm，套管（S）的表面上刻有一条水平刻线，刻线下面有0～25mm的标尺，刻线上面也有间距为mm的标尺，但上标尺刻线刚好在下标尺两条刻线的中间，即上、下标尺相邻两条刻线之间的距离是0.5mm：下标尺指示毫米数，，上标尺指示半毫米数。固定套管的外面套有微分筒（T），微分筒左边的圆周等分为50个小格，微分筒和测微螺杆共轴地固定在一起，所以当微分筒旋转1周时，测微螺杆也随之旋转1周，它们同时前进或后退0.5mm。当微分筒转过一小格时，测微螺杆前进或后退。测量时，再估计出1/10小格，就可以估读出0.001mm。测量物体时，把待测工件夹在G和R之间，从附尺边缘所对着的主尺分度上读出大于0.5mm的读数，不足0.5mm的读数由附尺读出，附尺每一分度代表了0.01mm，故它可以准确地读出0.01mm的长度，并且可以在最小刻度下再估读一位到0.001mm。最后的测量结果由主尺读数与附尺读数相加而得。2、螺旋测微计的使用方法如下：
（1）对零点：使钳口靠紧，若游标上“0”线与主尺上“0”线重合，则零点已对齐，如 果不重合（用久了可能会磨损），则应记下零点读数予以修正，但卡尺一般不会产生零点 误差。 （2）移动游标时，右手握紧主尺，用拇指按在游标的凸起不部分，或推或拉，卡住被 测物体时，用力要松紧适当，以免损坏卡尺或被测物体。 （3）被夹紧物体在卡口内不能松动挪移。 二、螺旋测微计 1、螺旋测微计也叫千分尺，是比卡尺更为精密的长度测量仪器，它根据螺旋测微原理制 成，一般最小分度值为 0.01mm，并能估读到 0.001mm。 图3 螺旋测微计 螺旋测微计的构造如图3所示，它主要由一根精密的测微螺杆（R）和固定套管（S）组 成。螺杆的螺距为0.5mm，套管（S）的表面上刻有一条水平刻线，刻线下面有0～25mm的 标尺，刻线上面也有间距为l mm的标尺，但上标尺刻线刚好在下标尺两条刻线的中间，即 上、下标尺相邻两条刻线之间的距离是0.5mm；下标尺指示毫米数，上标尺指示半毫米 数。固定套管的外面套有微分筒（T），微分筒左边的圆周等分为50个小格，微分筒和测微 螺杆共轴地固定在一起，所以当微分筒旋转1周时，测微螺杆也随之旋转1周，它们同时前 进或后退0.5mm。当微分筒转过一小格时，测微螺杆前进或后退 。测量时，再估计出1/10 小格，就可以估读出0.001mm。 测量物体时，把待测工件夹在G和R之间，从附尺边缘所对着的主尺分度上读出大于 0.5mm的读数，不足0.5mm的读数由附尺读出，附尺每一分度代表了0.01mm，故它可以准 确地读出0.01mm的长度，并且可以在最小刻度下再估读一位到0.001mm。最后的测量结果 由主尺读数与附尺读数相加而得。 2、螺旋测微计的使用方法如下：
（1）测量前应先记录初读数。轻轻转动棘轮装置的转柄（H），使测微螺杆（R）前进。当听到棘轮装置中的棘轮发出“喀、喀”的声音时，表明测微螺杆和测砧刚好接触。这时停止转动转柄，观察固定套筒上的水平刻线与微分筒上的零刻度线之间的相对位置，读记初读数Lo，其方法是：若二刻线恰好对齐，则Lo=0，如图4（a）所示：若水平线在零刻度线上方时，L。取正值，数值是二刻线之间的小格数（应估读一位）X0.01mm，如图2.7（b）所示；若水平刻线在零刻度线下方时，L。取负值，数值同样是二刻线之间的小格数（估读一位）X0.01mm，如图2.7（c）所示，读出此零点误差，对测量值进行修正，即修正值=示值-零点误差(b)Lo0.050mm(a)L,=0.000mm(c)Lm0.050mm图4初始读数（2）测量物体的长度时，先使测微螺杆退至适当位置，再把物体放在测砧和螺杆之间，然后轻轻转动转柄（H），使测微螺杆前进。当听到“喀、喀”的声音时，表明螺杆和测砧以一定的力刚好把物体夹紧。因棘轮是靠摩擦使测微螺杆转动的，当螺杆和测砧刚好把物体夹紧时，它就会自动打滑。因此，棘轮装置不会把物体夹得过松或过紧，而影响测量结果，也不致损坏测微螺杆的螺纹。螺旋测微计能否保持测量结果的准确，关键是能否保护好测微螺杆的螺纹。F00ENE05E4505E45(a)L,=6.482mm(b)L=6.982mm图5螺旋测微计的读数方法读数时，先从固定套筒水平刻线下面的标尺读出待测件长度的整数毫米值：再观察微分筒左端边缘，看固定套筒水平刻线上面的半毫米标尺线是否露出，如果半毫米标尺线的中心已从微分筒左端边缘露出，则再加上0.5mm；最后从微分筒上读出0.5mm以下的数值，三者相加，即为测量读数。图5所示的测量读数分别为Li=6.000+48.2×0.01=6.482(mm)L2=6.000+0.5+48.2X0.01=6.982(mm)测量读数减去初读数才是测量值
(1) 测量前应先记录初读数。轻轻转动棘轮装置的转柄（H），使测微螺杆（R）前进。 当听到棘轮装置中的棘轮发出“喀、喀”的声音时，表明测微螺杆和测砧刚好接触。这时 停止转动转柄，观察固定套筒上的水平刻线与微分筒上的零刻度线之间的相对位置，读记 初读数 L0，其方法是：若二刻线恰好对齐，则 L0=0，如图 4（a）所示；若水平线在零刻度 线上方时，L0 取正值，数值是二刻线之间的小格数（应估读一位）×0.01mm，如图 2.7 （b）所示；若水平刻线在零刻度线下方时，L0 取负值，数值同样是二刻线之间的小格数 （估读一位）×0.01mm，如图 2.7（c）所示，读出此零点误差，对测量值进行修正，即 修正值＝示值−零点误差 图 4 初始读数 (2) 测量物体的长度时，先使测微螺杆退至适当位置，再把物体放在测砧和螺杆之 间，然后轻轻转动转柄（H），使测微螺杆前进。当听到“喀、喀”的声音时，表明螺杆和 测砧以一定的力刚好把物体夹紧。因棘轮是靠摩擦使测微螺杆转动的，当螺杆和测砧刚好 把物体夹紧时，它就会自动打滑。因此，棘轮装置不会把物体夹得过松或过紧，而影响测 量结果，也不致损坏测微螺杆的螺纹。螺旋测微计能否保持测量结果的准确，关键是能否 保护好测微螺杆的螺纹。 图 5 螺旋测微计的读数方法 读数时，先从固定套筒水平刻线下面的标尺读出待测件长度的整数毫米值；再观察微 分筒左端边缘，看固定套筒水平刻线上面的半毫米标尺线是否露出，如果半毫米标尺线的 中心已从微分筒左端边缘露出，则再加上 0.5mm；最后从微分筒上读出 0.5mm 以下的数 值，三者相加，即为测量读数。图 5 所示的测量读数分别为 L1=6.000+48.2×0.01＝6.482(mm) L2=6.000+0.5+48.2×0.01＝6.982(mm) 测量读数减去初读数才是测量值
(3）螺旋测微计使用完毕后，测微螺杆和测砧之间应留一空隙，并用锁紧手柄将螺杆锁紧，以免在受热膨胀时两者过分压紧而损坏精密螺纹。三、物体质量的测量1、物理天平的构造实验所用的物理天平如图，其量程为1000g，最小分度可以达到0.1g。天平的主要部件及作用是：天平由底脚上三个水平螺钉（如16）支起，其底面上有一个水准器12，用以调节底盘的水平。上端横梁上有三个刀口，中间的主刀口1支在中支柱7的垫子上，两侧两个边刀口2上各悬一个等量的称盘，分别是左边的载物托盘14和右边的码托盘13。横梁下面固定一根指针8，当指针下端对准中柱上标尺10中央静止不动或做微小等幅度摆动时，表明天平处于平衡状态。称量物体时，物体放在左边的托盘，码放在右端托盘。天平的配套码装在码盒内，使用时要用镊子夹取，不可用手拿。码有500g，200g各一个，100g二个，50g，20g各一个，10g二个，5g一个，2g二个，1g一个。天平横梁上还有游码装置，移动游码4，在游码尺范围内，可以得到2g的称量，游码尺的最小分度是0.1g。则不足一克的物体质量用游码来称量。游码位于零线上时不起作用，向右移动一个格相当于右盘上加了0.1g码，还可以估读到0.01g。则天平平衡后物体的总质量等于码盘上所有码的质量再加上游码所在位置表示的质量。天平的中柱下端有一个黑色的开关旋钮11，旋转它可以使横梁上升或下降，当横梁下降时称为制动，此时支架把它托住，避免刀口磨损，方便调节。在取放码或物体，移动游码调节天平平衡时，都要将横梁制动，调节完毕后再升起横观察调节效果，若仍不平衡则再制动进行调节，如此反复直至平衡，2CC10131491管O目16图6托盘天平示意图1、主刀口2、边刀口3、横梁4、游码5、平衡螺母6、制动架7、支柱8、指针9、感量调节器10、标尺11、制动旋钮
(3) 螺旋测微计使用完毕后，测微螺杆和测砧之间应留一空隙，并用锁紧手柄将螺杆锁紧， 以免在受热膨胀时两者过分压紧而损坏精密螺纹。 三、物体质量的测量 1、物理天平的构造 实验所用的物理天平如图，其量程为 1000g，最小分度可以达到 0.1g。 天平的主要部件及作用是： 天平由底脚上三个水平螺钉（如 16）支起，其底面上有一个水准器 12，用以调节底盘 的水平。 上端横梁上有三个刀口，中间的主刀口 1 支在中支柱 7 的垫子上，两侧两个边刀口 2 上各悬一个等量的称盘，分别是左边的载物托盘 14 和右边的砝码托盘 13。横梁下面固定 一根指针 8，当指针下端对准中柱上标尺 10 中央静止不动或做微小等幅度摆动时，表明天 平处于平衡状态。称量物体时，物体放在左边的托盘，砝码放在右端托盘。 天平的配套砝码装在砝码盒内，使用时要用镊子夹取，不可用手拿。砝码有 500g， 200g 各一个，100g 二个，50g，20g 各一个，10g 二个，5g 一个，2g 二个，1g 一个。天平 横梁上还有游码装置，移动游码 4，在游码尺范围内，可以得到 2g 的称量，游码尺的最小 分度是 0.1g。则不足一克的物体质量用游码来称量。游码位于零线上时不起作用，向右移 动一个格相当于右盘上加了 0.1g 砝码，还可以估读到 0.01g。则天平平衡后物体的总质量 等于砝码盘上所有砝码的质量再加上游码所在位置表示的质量。 天平的中柱下端有一个黑色的开关旋钮 11，旋转它可以使横梁上升或下降，当横梁下 降时称为制动，此时支架把它托住，避免刀口磨损，方便调节。在取放砝码或物体，移动 游码调节天平平衡时，都要将横梁制动，调节完毕后再升起横梁观察调节效果，若仍不平 衡则再制动进行调节，如此反复直至平衡。 图 6 托盘天平示意图 1、主刀口 2、 边刀口 3、横梁 4、游码 5、平衡螺母 6、制动架 7、支柱 8、指针 9、感量调节器 10、标尺 11、制动旋钮
12、水准器13、码托盘14、载物托盘15、支架盘16、底脚螺钉2、物理天平的几个主要参数称量：天平所能称量的最大质量，即其量程。实验所用天平称量为1000g。灵敏度S：天平达到平衡后，在一个盘中增加一个单位质量△m的负载（通常取1mg）即S=一格/mg时，天平指针所偏转的格数α，Am感量：灵敏度的倒数称为感量，表示天平平衡时，要使指针偏转一个格，天平两盘中的质量差。3、物理天平的使用方法和注意事项。（1）使用前要先调节支柱铅直，底盘水平。方法是调节天平的某个底脚螺钉，使底版面上水准器中的气泡位于圆刻线的中间位置。（2）调节天平零点平衡。即当两盘中不放物体或码，游码位于零线时，天平应处于平衡位置。支起衡量观察指针是否处于平衡状态：指中间不动或做等幅微小摆动。若否，放下横梁调节其两端螺母5位置，直至平衡。（3）没有提到的部分，如感量调节器9等，均处于较好工作状态，不要乱动。（4）工作时托盘要放在横梁刀口上，制动放下横梁后不能偏转摇晃，要放在支柱上保持稳定。（5）调节时一定要将横梁放下制动，调节到一定程度升起横梁观察调节效果是否平衡，若不平衡，放下横梁继续调节直到平衡。取放码或移动游码进行调节时都要使用镊子，严禁用手操作。调节平衡后物体的总质量为码与游码质量之和。（6）操作完毕后，将码放回原位，游码归零，两个托盘从横梁刀口上摘下直接放在横梁上。二、实验内容及步骤1.用螺旋测微计测铜丝的直径（1）查明并记录千分尺的量程和允许（基本）误差：打开锁紧手柄，检查零点，记录零点误差。(2）把被测金属丝自由伸直，放在千分尺测头与测砧之间。缓慢转动棘轮，使测头与测砧恰好夹持住金属丝，棘轮发出“喀、喀”示警声，此时读出千分尺的示值。在金属丝的不同位置重复上述测量5次。把各次读数记入预先画好的数据表（见表1）中。(3）测量完毕，按存放注意事项把千分尺放回盒中。（4）修正各次读数所含的零点误差。然后计算直径测量值的平均值d、偏差△x及标准误差Oo(5）按正确格式表示测量结果。2.用游标卡尺和天平测金属圆柱杯的密度将金属圆柱杯样品视为理想的几何体，其密度可由下式进行间接测量。m-"(D'H-d'h)X（1）查明并记录游标卡尺的量程和允许（基本）误差，打开游标紧固螺钉，检查并记录零点误差。(2）用内量爪测量圆柱杯内径d。用外量爪测量其外径D和高度H。用深度尺测量杯的深度h。每个量都在样品上取5个不同位置重复测量。把它们的各次测量值记入预先画好的数据表（见表2.2）中。(3）测量完毕，把游标卡尺放回盒中
12、水准器 13、砝码托盘 14、载物托盘 15、支架盘 16、底脚螺钉 2、物理天平的几个主要参数 称量：天平所能称量的最大质量，即其量程。实验所用天平称量为 1000g。 灵敏度 S：天平达到平衡后，在一个盘中增加一个单位质量 m 的负载（通常取 1mg） 时，天平指针所偏转的格数 ， 即 mg m a S 格/ = 感量：灵敏度的倒数称为感量，表示天平平衡时，要使指针偏转一个格，天平两盘中 的质量差。 3、 物理天平的使用方法和注意事项。 （1）使用前要先调节支柱铅直，底盘水平。方法是 调节天平的某个底脚螺钉，使底 版面上水准器中的气泡位于圆刻线的中间位置。 （2）调节天平零点平衡。即当两盘中不放物体或砝码，游码位于零线时，天平应处于 平衡位置。支起衡量观察指针是否处于平衡状态：指中间不动或做等幅微小摆动。若否， 放下横梁调节其两端螺母 5 位置，直至平衡。 （3）没有提到的部分，如感量调节器 9 等，均处于较好工作状态，不要乱动。 （4）工作时托盘要放在横梁刀口上，制动放下横梁后不能偏转摇晃，要放在支柱上保 持稳定。 （5）调节时一定要将横梁放下制动，调节到一定程度升起横梁观察调节效果是否平 衡，若不平衡，放下横梁继续调节直到平衡。取放砝码或移动游码进行调节时都要使用镊 子，严禁用手操作。调节平衡后物体的总质量为砝码与游码质量之和。 （6）操作完毕后，将砝码放回原位，游码归零，两个托盘从横梁刀口上摘下直接放在 横梁上。 二、实验内容及步骤 1．用螺旋测微计测铜丝的直径 (1) 查明并记录千分尺的量程和允许（基本）误差；打开锁紧手柄，检查零点，记录零点误 差。 (2) 把被测金属丝自由伸直，放在千分尺测头与测砧之间。缓慢转动棘轮，使测头与 测砧恰好夹持住金属丝，棘轮发出“喀、喀”示警声，此时读出千分尺的示值。在金属丝的 不同位置重复上述测量 5 次。把各次读数记入预先画好的数据表（见表 1）中。 (3) 测量完毕，按存放注意事项把千分尺放回盒中。 (4) 修正各次读数所含的零点误差。然后计算直径测量值的平均值 d 、偏差 i x 及标准误差 x 。 (5) 按正确格式表示测量结果。 2．用游标卡尺和天平测金属圆柱杯的密度 将金属圆柱杯样品视为理想的几何体，其密度可由下式进行间接测量。 2 2 = = π ( ) 4 m m V D H d h − (1) 查明并记录游标卡尺的量程和允许（基本）误差，打开游标紧固螺钉，检查并记 录零点误差。 (2) 用内量爪测量圆柱杯内径 d。用外量爪测量其外径 D 和高度 H。用深度尺测量杯 的深度 h。每个量都在样品上取 5 个不同位置重复测量。把它们的各次测量值记入预先画 好的数据表（见表 2.2）中。 (3) 测量完毕，把游标卡尺放回盒中
（4）查明并记录天平的型号、精度级别和最大量程，检查天平安装情况。先调整天平底座，使其严格水平，用专用镊子把游码置于游码尺零线，再调整天平横梁空载平衡。调整完毕，使天平回到止动状态，才可进行称量。（5）在天平止动状态下，把圆柱杯放在秤盘中央。依由大到小的顺序给码盘放置础码。每加一个码，用启动旋钮轻轻抬起横梁。若看到天平明显不平衡，就不要再继续抬高横梁，应立即止动。然后根据横梁倾斜的方向，判断应添加下一个较小的码还是取下本次所添的码另换一个较小的码。当加至或换至码盒中最小的码时天平仍不能水平平衡，方可使用游码。最后，用平衡指针是否在中点处来判断天平是否达到严格的水平平衡。操作完毕，立即止动天平。（6）读取游码尺示值。由码盒中的空位计算所用码总质量，再将所用码依由大到小的顺序放回码盒，同时核对所用码总质量。质量的测量值一所用码总质量十游码尺示值。（7）取下圆柱杯，重新调整天平。然后再按上述步骤，进行第二次称衡，共重复测量5次，把质量的各次测量值记入数据表（见表2）中。(8）计算各直接测量值的平均值。（9）计算圆柱杯密度的平均值P，并估算密度测量的标准误差及相对误差。（10）按正确表示格式，写出密度测量结果。三、数据记录及处理表1测量数据记录表一千分尺：量程零点误差相对误差已修正测量标准误差测量千分尺示平均值a偏差Ax,=d-d,值dE-9:次数值(mm);=Z4x,/n(n-1)(mm)(mm)d12345d=d±の表2测量数据记录表二游标卡尺：量程允许误差零点误差物理天平：最大量程测量次数di (cm)D(cm)h(cm)H(cm)P(g cm")m(g)12345D=h=H=d=m=p=平均值E=1 ×100=结果：Pm=8.96(g·cm)JPn(n-1)P锅
(4) 查明并记录天平的型号、精度级别和最大量程，检查天平安装情况。先调整天平 底座，使其严格水平，用专用镊子把游码置于游码尺零线，再调整天平横梁空载平衡。调 整完毕，使天平回到止动状态，才可进行称量。 (5) 在天平止动状态下，把圆柱杯放在秤盘中央。依由大到小的顺序给砝码盘放置砝 码。每加一个砝码，用启动旋钮轻轻抬起横梁。若看到天平明显不平衡，就不要再继续抬 高横梁，应立即止动。然后根据横梁倾斜的方向，判断应添加下一个较小的砝码还是取下 本次所添的砝码另换一个较小的砝码。当加至或换至砝码盒中最小的砝码时天平仍不能水 平平衡，方可使用游码。最后，用平衡指针是否在中点处来判断天平是否达到严格的水平 平衡。操作完毕，立即止动天平。 (6) 读取游码尺示值。由码盒中的空位计算所用砝码总质量，再将所用砝码依由大到小 的顺序放回砝码盒，同时核对所用砝码总质量。质量的测量值＝所用砝码总质量＋游码尺示 值。 (7) 取下圆柱杯，重新调整天平。然后再按上述步骤，进行第二次称衡，共重复测量 5 次，把质量的各次测量值记入数据表（见表 2）中。 (8) 计算各直接测量值的平均值。 (9) 计算圆柱杯密度的平均值 P ，并估算密度测量的标准误差及相对误差。 (10) 按正确表示格式，写出密度测量结果。 三、数据记录及处理 表 1 测量数据记录表一 千分尺：量程 零点误差 测量 次数 千分尺示 值（mm） 已修正测量 值 di （mm） 平均值 （mm） 偏差 标准误差 相对误差 1 2 3 4 5 d＝d± 表 2 测量数据记录表二 游标卡尺：量程 允许误差 零点误差 物理天平：最大量程 测量次数 di（cm） Di(cm) hi(cm) Hi(cm) mi(g) i(g·cm−3 ) 1 2 3 4 5 平均值 结果： d − x d d i i = 2 = / ( 1) x i − x n n = x E d x d = D= h= H = m= = 2 =1 3 = = = 100= =8.96(g cm ) ( 1) n i i P P E n n − − 铜 铜
p=p±,(g.cm")四、思考题1、设主尺的最小分格为0.5mm，游尺分度值为0.01mm。试问，游标分度数为多少？游标的最小分格可取为多长？答：0.5mm/0.01mm=50；0.5mm-0.01mm=0.49mm2、螺距为1mm，微分套筒圆周分度数为50等份，主尺分度值为0.5mm，该螺旋测微计的分度值等于多少？答：1mm/50=0.02mm。3、使用游标卡尺和螺旋测微计时应注意哪些问题？为什么？答：游标卡尺应注意的问题：1.游标卡尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体，以免损坏量爪，不用时应置于干燥地方防止锈蚀。2.测量时，应先拧松紧固螺钉，移动游标不能用力过猛。两量与待测物的接触不宜过紧。不能使被夹紧的物体在量爪内挪动。3．读数时，视线应与尺面垂直。如需固定读数，可用紧固螺钉将游标固定在尺身上，防止滑动。螺旋测微计应注意的问题：1.不可一直旋转附尺套筒，将被测物体挤压过紧，产生测量误差，甚至损坏精密螺纹。2.实验完成后，测量面之间应留一微小空隙，不可贴近甚至挤压，以免热膨胀时过分挤压而损坏螺纹。4、使为什么调整天平、给秤盘加减重物与码等操作都必须在横梁止动状态下进行？答：避免损坏天平的刃口
四、思考题 1、设主尺的最小分格为 0.5mm，游尺分度值为 0.01mm。试问，游标分度数为多少？游标的 最小分格可取为多长？ 答：0.5mm/0.01mm=50；0.5mm-0.01mm=0.49mm。 2、螺距为 1mm，微分套筒圆周分度数为 50 等份，主尺分度值为 0.5mm，该螺旋测微计的分 度值等于多少？ 答：1 mm /50=0.02mm。 3、使用游标卡尺和螺旋测微计时应注意哪些问题？为什么？ 答：游标卡尺应注意的问题： 1．游标卡尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来 测量粗糙的物体，以免损坏量爪，不用时应置于干燥地方防止锈蚀。 2．测量时，应先拧松紧固螺钉，移动游标不能用力过猛。两量爪与待测物的接触不宜过紧。 不能使被夹紧的物体在量爪内挪动。 3．读数时，视线应与尺面垂直。如需固定读数，可用紧固螺钉将游标固定在尺身上，防止 滑动。 螺旋测微计应注意的问题： 1.不可一直旋转附尺套筒，将被测物体挤压过紧，产生测量误差，甚至损坏精密螺纹。 2.实验完成后，测量面之间应留一微小空隙，不可贴近甚至挤压，以免热膨胀时过分挤压而 损坏螺纹。 4、使为什么调整天平、给秤盘加减重物与砝码等操作都必须在横梁止动状态下进行？ 答：避免损坏天平的刃口。 3 = (g cm ) −