геометрической формы

Астраханский Государственный

Технический Университет

кафедра физики

Методические рекомендации для выполнения лабораторной работы

по физике:

«Определение плотности твердых тел правильной

Геометрической формы».

Для студентов всех специальностей

очной и заочной формы обучения.

астрахань

Автор: Кушкин С.А.

Рецензент:

Методические рекомендации составлены для выполнения лабораторных работ студентами всех специальностей изучающих общей курс физики. В ней собраны необходимые теоретические сведения для студентов, которые позволят им справится с выполнением данной лабораторной работы даже если лекция по этому разделу еще не прочитана, и подготовится к ответам на контрольные вопросы. Изложенный материал рекомендован для студентов всех специальностей и всех форм обучения.

Лабораторная работа № 1

Определение плотности твердого тела правильной

геометрической формы.

Цель работы: 1) Научиться пользоваться измерительными приборами -

штангенциркулем, микрометром; 2) Научиться оценивать погрешность

измерения.

Приборы и материалы: технические весы, штангенциркуль, микрометр, тела

правильной геометрической формы.

Теоретические сведения.

Штангенциркуль состоит из линейки со шкалой 1, имеющей миллиметровые деления, и нониуса 4 — дополнительной линейки, которая может перемешаться вдоль шкалы (рис. 1).Нониус имеет 10 делений, которые равны 9 делениям шкалы, поэтому каждое деление нониуса короче деления шкалы на 0,1 и равно 0,9 мм (рис.1). При сдвинутых щеках штангенциркуля нулевая отметка нониуса совпадает с нулевой отметкой линейки, а десятая отметка — с девятой отметкой линейки. При этом первое деление нониуса не доходит до первого деления линейки на 0,1 мм. Второе деление нониуса соответственно не доходит до второго деления линейки уже на 0,2 мм и т. д. Следовательно, если раздвинуть щеки штангенциркулем так, чтобы первая отметка нониуса совпала с первой отметкой линейки, то между щеками образуется просвет 0,1 мм. Если совпадет с отметкой линейки вторая отметка нониуса, просвет между щеками будет уже 0.2 мм и т. д. Следовательно, отметка нониуса, совпадающая с отметкой линейки, указывает расстояние между щеками в десятых долях миллиметра. Таким образом, можно сформулировать следующие правила пользования штангенциркулем:

— При измерении длины тела его зажимают между щеками штангенциркуля. Отсчет целых делений (мм) производят по шкале линейки до нуля нониуса, затем отсчитывают по нониусу десятые доли миллиметра, число которых равно номеру штриха на нониусе, совпавшему со штрихом основной шкалы.

— Штангенциркулем можно измерять внутренний диаметр отверстий и глубину отверстий (рис. 2).

— Проверяют штангенциркуль при сдвинутых щеках по совпадению нулевой отметки нониуса с нулевой отметкой шкалы линейки. Микрометр. Основные части микрометра (рис.3) — стальная скоба 8 и втулка 3, имеющая с внутренней стороны микрометрическую резьбу, а на поверхности — шкалу с делениями в 0,5 мм и продольную черту. Во втулку ввертывается микрометрический винт 2. На правый конец винта насажена гильза 5, имеющая 50 делений. Гильза скреплена с микрометрическим винтом непосредственно или гайкой, навинчиваемой на ее правый конец. При вращении винта она вращается вместе с ним. С правой стороны микрометрического винта ввертывается трещотка 6, с помощью которой производится передвижение винта во втулке. Трещотка регулирует нажим на измеряемое тело и позволяет получать более точные результаты измерений микрометром. На левом конце скобы находится упорная щека — наковаленка 1. Для закрепления винта в определенном положении применяется фиксатор в виде рычажка или кольца 7.Шаг винта микрометра равен 0,5 мм, поэтому микрометр имеет на втулке шкалу с делениями через 0,5 мм. Число делений на гильзе равно 50, и, следовательно, от поворота гильзы на одно деление винт отходит от щеки на 0,01 мм; при двух оборотах гильзы последняя проходит 100 делений, и винт отодвигается от щеки на 1 мм. ГОСТом 6507 для микрометра МК с пределом измерения 25 мм и ценой деления 0,01 мм допускаемая погрешность нормирована ±4 мкм. При использовании микрометра с ценой деления 0,01 мм на лабораторных занятиях допускаемая погрешность может быть взята ±0,005 мм. Пример показания микрометра — 8,21 мм—дан на рисунке 4.

Правила пользования микрометром.

— Перед началом работы необходимо тщательно протереть измерительные плоскости микрометра, проверить плавность хода микровинта.и установку на нуль; если установка сбита, исправить микрометр может только специалист.

— Точная, окончательная установка винта при измерении производится трещоткой, иначе можно испортить нарезку микровинта.

— Не следует пользоваться микрометром с застопоренным фиксатором.

После окончания работы микрометр следует протереть и аккуратно уложить в предназначенный для него футляр.

Выполнениелюбой лабораторной работы начинается с измерений. Их можно разделить на два вида: прямые и косвенные. Прямые измерения - это измерения непосредственно с помощью прибора. Косвенные измерения - это величины, которые функционально зависят от ряда прямых измерений.
Все измерения сопровождаются ошибками:

1. К систематическим ошибкам относятся ошибки приборов. Они
обусловлены неисправностью данного прибора. Исправить их можно
лишь заменив старый прибор на новый.

2. Случайные ошибки - ошибки исследователя. Они возникают за счет ряда причин: невнимательности, неточности и т.д. Уменьшить систематическую ошибку можно за счет увеличения числа опытов.

3. Грубые (промахи)- результаты измерений одной и той же величины явно отличающиеся от других.

Знание различных видов ошибок не позволяют количественно показать точность измерений. Для этого существует несколько видов погрешностей:

1. Абсолютная: выражена в единицах измеряемой величины. Она показывает ошибки прямых измерений.

2. Относительная погрешность представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины, выраженную в процентах . Она позволит определить ошибку косвенного измерения.

3. Относительная ошибка косвенного измерения - это сумма
относительных погрешностей всех прямых измерений.

4. Плотность вещества - величина, определяемая отношением массы вещества к занимаемому им объему,

Порядоквыполнения.

а) измерение плотности цилиндра:

1. Записать значение массы и ее абсолютную ошибкув таблицу.

2. Измерить диаметр и высоту цилиндра штангенциркулем 5 раз.

3. Посчитать среднее значение и абсолютные ошибки измерений и занести их значения в таблицу.

4. Плотность считаем один раз, по средним значениям. Результат в таблицу.

5. Вычислить относительную и абсолютную ошибки средней плотности, занести результат в таблицу.

6. Окончательный результат записать в виде:

.

7. Аналогичные действия с микрометром.

.

Таблицы для цилиндра.

№ п/п	m	Δ m	Измерение штангенциркулем
D	ΔD	H	ΔH
кг	кг	м	м	м	м	кг/м3	%	кг/м3
· 10 -3
Среднее значение

№ п/п	m	Δ m	Измерение микрометром
D	ΔD	H	ΔH
кг	кг	м	м	м	м	кг/м3	%	кг/м3
· 10 -3
Среднее значение

б) измерение плотности параллепипеда:

1. Записать значение массы и ее абсолютную ошибкув таблицу.

2. Измерить ширину, длину и высоту цилиндра штангенциркулем 5 раз.

3. Посчитать среднее значение и абсолютные ошибки измерений и занести их значения в таблицу.

4. Плотность считаем один раз, по средним значениям. Результат в таблицу.

5. Вычислить относительную и абсолютную ошибки средней плотности, занести результат в таблицу.

6. Окончательный результат записать в виде:

.

7. Аналогичные действия с микрометром.

.

Таблица для параллепипеда

№ п/п	m	Δ m	Измерение штангенциркулем
а	Δ а	в	Δ в	с	Δ с
кг	кг	м	м	м	м	м	м	кг/м3	%	кг/м3
· 10 -3
Среднее значение

№ п/п	m	Δ m	Измерение микрометром
а	Δ а	в	Δ в	с	Δ с
кг	кг	м	м	м	м	м	м	кг/м3	%	кг/м3
· 10 -3
Среднее значение

Формулы для вычисления:

1. Плотность параллепипеда - .

2. Абсолютная погрешность - , .

3. Относительная погрешность

4. Плотность цилиндра - .

5. Абсолютная погрешность - , .

6. Относительная погрешность

Контрольные вопросы:

1. Назначение и точность приборов используемых в работе.

2. Измерение и его виды.

3. Ошибки (виды, определения, причины возникновения и пути их уменьшения).

4. Погрешности (определения, формулы).

Список литературы:

1. Физический практикум под редакцией Ивероновой В.И.

2. Лабораторный практикум по физике. Агапова Б.Т., Максютина Г.В., Островерхова П.И. М.1982.

Поиск по сайту: