физика. Методические указания к лабораторной работе Изучение геометрических размеров тел с помощью штангенциркуля и микрометра
 Скачать 284.5 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Уфимский государственный нефтяной технический университет Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате Кафедра "Общенаучные дисциплины" СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ОНД Зам. директора по учебной работе, профессор ______________ А.К. Боровиков ________________Ф. М. Хазиев ________________________2011 ____________________________2011 Методические указания к лабораторной работе Изучение геометрических размеров телс помощью штангенциркуля и микрометраДисциплина «Физика» СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛ Инженер по охране труда ст. преподаватель кафедры ОНД _____________Г. В. Мангуткина ______________В.Г. Прачкин ____________________2011 ___________________2011 Салават 2011 Методические указания предназначены для специальностей 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений», 240801 «Машины и аппараты химических производств», 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств», всех форм обучения.  Рассмотрено на заседании кафедры ОНД Протокол №__________ от_____________2011 © Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате Изучение геометрических размеров телс помощью штангенциркуля и микрометраЦель работы: Измерение геометрических размеров тел с помощью штангенциркуля и микрометра, определение их объемов. Приборы и принадлежности: штангенциркуль, стальная пластинка, стальной цилиндр, микрометр. Задание 1 1.1 Измерить длину пластинки с помощью штангенциркуля в нескольких местах для этого пластину зажать между лапками А и В (проделать 4-8 раз в зависимости от разброса результатов). 1.2 Измерить ширину и толщину пластинки так как указано в пункте 1. 1.3 Результаты занести в таблицу 1. Результаты измерения (в мм) пластины штангенциркулем (цена деления линейки b= ; цена деления нониуса а= ; точность b/N= ; r= ; (для измерения и расчета данных величин используйте приложение). Таблица 1.
1.4 Вычислить полные абсолютные погрешности а, b, с и относительные погрешности этих же величин:  1.5 Вычислить V по формуле  1.6 Вывести формулы для расчета ЕV и V, вычислить их. 1.7 Записать гарантированное значение объема в виде: V=V V Задание 2 2.1 С помощью микрометра цилиндр нужно зажать между торцами стержней А и В, вращая микровинт за головку Е. Размеры предметов определить по формуле (1). 2.2 Измерение диаметра и высоты цилиндра повторить 4-8 раз в различных местах. 2.3 Результаты занести в таблицу 2: Результаты измерения (в мм) цилиндра (пластины) микрометром (цена деления шкалы барабана b= ; число делений на барабане N= ;) (для измерения и расчета данных величин используйте приложение А). Таблица 2.
Провести обработку результатов измерений и записать гарантированные значения измеряемых величин, как при измерении штангенциркулем. Приложение А Линейные величины измеряют с помощью различных приборов и инструментов. Наибольшее распространение получили следующие из них: масштабная линейка, микрометр, микроскоп и др. Каждый, из этих приборов, допускает измерения с определенной точностью. Пусть измерения проводятся с помощью масштабной линейки. Величина наименьшего деления линейки называется ценой одного деления. Обычно цена деления линейки составляет 1 мм. Точность с которой можно измерить, используя такую линейку не превышает 0,5 мм. Для измерения длины с большей точностью пользуются дополнительной специальной шкалой – нониусом. Нониусы бывают линейные и угловые. Линейным пользуются при измерении линейных величин, а угловым при измерении угловых величин. Линейный нониус представляет собой небольшую линейку, скользящую вдоль основной шкалы (см.рисунок 1) Пусть на нониус нанесена шкала, N делений которой равны rN-1 делениям основной шкалы, где rN – целое число. Если “а” цена деления (длина одного деления) нониуса, а “b” цена деления основной шкалы, то можно записать следующее выражение: Na = (rN – 1) b (1). Разностьrb – a = b/N (2). получаемая из формулы (1) называется точностью нониуса, т.е. точность нониуса – отношение цены наименьшего деления основной шкалы к числу делений нониуса. Точность нониуса бывает 0,2 мм; 0,1 мм; 0,05 мм. Процесс измерения длины при помощи нониуса сводится к следующему. Совмещают нулевое деление шкалы линейки А с одним концом измеряемого тела В, к другому концу прикладывается нониус С (см.рисунок 2). Измеряемая длина тела В L = kb + L (3) где: k – целое число делений масштабной линейки, в измеряемой длине; L – отрезок длины, представляющий доли миллиметра, который необходимо определить. Если n делений нониуса, которое совпадает с любым каким-то делением шкалы линейки А, то (для r=1): L = nb – na = n (b – a) = nb/N (4) Формулу (3) после этого можно записать в виде: L = kb + nb/N (5) Если положить b = 1мм, N = 10 делений, то искомая длина: L = (k + n/10) b мм (6) Выражение (6) показывает, что длина измеряемого тела равна целому числу k мм масштабной линейки плюс десятые доли числа n: Число n показывает тот номер деления нониуса, который совпадает с некоторым делением масштабной линейки. На рисунке 1 приведен пример отсчета длины L = (14 + 5/10) = 14?5так как k = 14мм, n = 5. Линейный нониус применен в инструменте, который называется штангенциркулем. Штангенциркуль (см.рисунок 2) служит для измерения линейных величин. Он состоит из стальной линейки М с делениями, с одной стороны которой имеется неподвижная ножка А. Цена деления шкалы линейки М равна обычно 1 мм. Вторая ножка В имеет нониус N и может перемещаться вдоль шкалы линейки. Нониус штангенциркулей изготавливается так, чтобы r= 1,2 и 5 (см. формулу (1).) Точность нониуса обычно равна 0,1; 0,05; или 0,2. Когда ножки А и В соприкасаются, нуль нониуса и нуль основной шкалы должны совпадать. Для того, чтобы измерить, например, диаметр предмета , его зажимают между ножками (без сильного зажима), закрепляют винтом С и делают отсчет по основной шкале и нониусу. Величину диаметра надо вычислить по формуле (6). Микрометрический винт. Микрометр. Микрометрический винт применяется в инструментах и приборах следующих типов: микрометр для наружных измерений, микрометрический глубиномер, микрометрический нутромер, микроскоп и др. Позволяет проводить измерения с точностью до сотых долей миллиметра. Микрометрический винт представляет собой стержень, снабженный точной винтовой нарезкой. Высота подъема винтовой нарезки за один оборот называется шагом микрометрического винта. В настоящей работе используется микрометр для наружных измерений (рис. 3). Он состоит из скобы L и микрометрического винта D, который проходит через отверстие скобы, в котором имеется внутренняя резьба. Против торца винта В, на скобе установлен неподвижный стержень А. На микрометрическом винте закреплен барабан С с делениями нанесенными по окружности. При вращении винта барабан, кроме вращательного движения участвует в поступательном движении вдоль шкалы нанесенной на стебле D. Цена деления этой шкалы 0,5 мм. Так как шаг винта составляет 0,5 мм нужно сделать один оборот. Круговая шкала барабана разделена на 50 делений. Цена делений этой шкалы составляет 0,01. Для измерения микрометром предмет располагают между стержнем А и стержнем В и вращают винт за головку Е до тех пор, пока измеряемый предмет не будет зажат. В этот момент заработает трещотка. Вращать винт В следует только за головку Е. В противном случае испортиться микрометр. Отсчет по шкале микрометра производится следующим образом: по горизонтальной шкале стебля D отсчитывается размер измеряемого предмета с точностью до 0,5 мм. Сотые доли миллиметра отсчитываются по круговой шкале барабана С (см.рисунок 3). Результат измерения находят по формуле: L=kb+nb/N (1) Где: k – целое число наименьших делений шкалы нанесенной на стебле D, b – цена деления этой шкалы, N – число делений на шкале барабана, n – номер того деления барабана, которое располагается против продольной черты на стебле D. Порядок отсчета одинаков для всех микрометрических инструментов. Микрометры бывают с пределами измерения 0 – 25, 50, 75 мм и т.д. до 1600 мм. Увеличение пределов достигается за счет увеличения размеров скобы В.  Рисунок 1 - Линейный нониус.  Рисунок 2 - Штангенциркуль.  Рисунок 3 - Микрометр. Контрольные вопросы: Приборы для измерения линейных величин. Штангенциркуль и микрометр. Устройство. Принцип действия линейного нониуса с обоснованием формулы для результата измерения. Классификация измерений. Методика их расчета. Расчет погрешностей при измерениях с помощью штангенциркуля и микрометра. Техника безопасности 1 Требования безопасности перед началом работ: 1.1 К работе в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктаж на рабочем месте с соответствующей отметкой в журнале. Работа в лаборатории проводится согласно общего расписания занятий. Во внеурочное время работа может выполняться только с согласия преподавателя и в присутствии лаборанта. Работа в лаборатории разрешается при наличии: исправной электрической проводки; заземления; средств пожаротушения (огнетушитель, кошма, песок); аптечки 1-ой медицинской помощи. До начала работы студенты обязаны тщательно ознакомиться с инструкциями к лабораторным работам. Требования безопасности по окончании работы: 2.1 По окончании работы необходимо привести в порядок рабочее место. Литература: Волькинштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики – М.: Наука,2001. – 328с. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, т.1,2,3– М.: Наука, 2000. 339с,368с,446. Савельев И.В. Курс общей физики, т.1,2,3 – М.: Наука, 2000. – 432с,496с,304с. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.1,2,3,4,5 –М.: ФИЗМАТЛИТ. 2006. – 560с, 544с, 656с, 792с, 784с. Трофимова Т.И. Курс общей физики – М.: Наука, 2001. – 541с. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями – М.: Высш. Шк., 2002. – 591с Яворский Б.М, Сивухин А.А. Основы физики, т.1,2 – М.: Наука, 2001 – 576c,552c |