大学物理设计性试验 135照相胶片密度的测定（待）1

评分：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目： 135照相胶片密度的测定

班 级：

姓 名： 学号：

指导教师：

135照相胶片密度的测定

《135照相胶片密度的测定》实验提要

实验课题及任务

《135照相胶片密度的测定》实验课题任务是，给定一张135照相胶片(如条状约150.0×35.00×0.125cm3、质量m约 1g左右)样品，测量出该胶片的密度。

学生根据自己所学知识，设计出《135照相胶片密度的测定》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果。按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。 设计要求

⑴ 写出该实验的实验原理，推导出密度与各测量物理量的计算公式。

⑵ 选择实验测量仪器要符合精度要求，测量值相对误差在1%之内，并说明选择仪器的理由，确定相应物理量的测量仪器。

⑶ 设计的实验步骤要具有可操作性。

⑷ 测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。 ⑸ 测量胶片长度和宽度时应该注意的事项及实际测量的方法。

⑹ 测量135胶片圆角矩形齿孔时，如果计算的是矩形面积，要注意圆角的修正。 ⑺ 收实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 测量仪器和被测物体及提示

⑴ 钢尺：20cm/０.1cm或30cm/0.05cm任选，但必须大于胶片的长度和满足测量值相对误差的要求。

⑵ 游标卡尺：125mm/0.02mm。实验前应检查游标卡尺的零点，允许误差在0.1mm以内。 ⑶ 千分尺：25mm/0.01mm。 ⑷ 读数显微镜：50mm/0.01mm。

⑸ 光源：钠灯、汞灯或一般的白炽灯任选。

⑹ 物理天平：600g/0.05g或分析天平：200g/0.001g任选；(因胶片质量约1g，因此量程无需太大。)

⑺ 照相胶片：一般的曝光废胶卷即可。(将胶卷裁切成5～10张长度相同的胶片，长度在15～20cm之间，以保证读数的有效数字为4位。可选单张或多张进行测量，由学生自己选择。裁切时注意不要破坏齿孔的完整。使用前先将胶片压平整，注意不要有折痕)。 实验所用公式及物理量符号提示

m，m为单张胶片的质量，V为单张胶片的体积。 V⑵ 体积V?(ab?nS)h，a为胶片的长度，b为胶片的宽度，n为单张胶片上齿孔的数目，S为齿孔的面积，h为单张胶片的厚度。

⑶ S?xy??，x为齿孔的长度，y为齿孔的宽度，修正量为：

⑴ 密度?????4r2??r2??0.137mm2。

评分参考(10分)

⑴ 正确的写出实验原理和计算公式，2分； ⑵ 正确的选用仪器和测量方法，1分； ⑶ 写出实验内容及步骤，1分； ⑷ 钢尺的使用，0.5分； ⑸ 游标卡尺的使用，0.5分； ⑹ 千分尺的使用，0.5分；

⑺ 读数显微镜的调节使用，1分； ⑻ 天平的调零和使用，1分；

⑼ 写出完整的实验报告，2.5分；(其中实验数据处理，1分、实验结果，0.5分，整体结构，1分) 有关测量提示

⑴ 在进行长度测量时：使用钢尺，为了测量准确，通常不用钢尺的端边作为起点；使用千分尺，读数必须要扣除零读数。

⑵ 用读数显微镜测量长度：先调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚；然后再调节目镜镜筒与待测物体的距离，使十字准线像和待测物体的像都清楚。

⑶ 使用分析天平时：要调底盘水平和横梁平衡，注意游码的使用方法，不要用手直接拿砝码，注意防风。 学时分配

实验验收， 4学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告1学时； 提交整体设计方案时间

学生自选题后2～3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求电子版，用电子邮件发到指导教师的电子邮箱里。

注：该实验不需高深理论和烦琐的运算，也不需要特殊的方式方法和自己设计实验装置，该实验是基本知识、基础理论、基本测量仪器的综合性应用。

实验目的：

1. 学会自己设计实验，提高动手能力，了解并掌握实验。 2. 掌握胶片密度的测定。

3. 熟练掌握直尺、游标卡尺、千分尺、读数显微镜、天平等实验设备使用方法。

实验原理：

m 根据密度公式??V，只需测出单张胶片的质量m及单张胶片的体积V就可以求

得135胶片密度。

用直尺、游标卡尺、千分尺分别测出胶片的长度(a)、胶片的宽度(b)、胶片的厚度（h）。

用读数显微镜测出齿孔的长度(x), 齿孔的宽度(y)。

b y x a

齿孔的面积记S?xy??

222???4r??r??0.137mm 修正量为：。

数出齿孔数记为n。

则胶片体积V?(ab?nS)h

所以胶片密度

m???ab?n?xy????h

（1）、在进行长度测量时：使用钢尺，为了测量准确，通常不用钢尺的端边作为起点；使用千分尺，读数必须要扣除零读数。

（2）、用读数显微镜测量长度：先调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚；

然后再调节目镜镜筒与待测物体的距离，使十字准线像和待测物体的像都清楚。

（3）、使用分析天平时：要调底盘水平和横梁平衡，注意游码的使用方法，不要用手直接拿砝码，注意防风。

实验仪器：

钢尺：20cm/0.1cm或30cm/0.05cm，游标卡尺：125mm/0.02mm，千分尺：25mm/0.01mm，读数显微镜：50mm/0.01mm，物理天平：200g/0.001g、

实验操作及步骤

1．记录样品的编号和规格一以及各实验仪器名称、规格、型号。 2．调整校准物理天平，测照相胶片质量。

3．使用钢尺测量胶片长度a测一次，使用游标卡尺测量胶片宽度b五次（在不同位置）并记入表一中。

4． 校准螺旋测微仪，读出初读数h0，然后再用螺旋测微仪测量胶片厚度五次hi（在不同位置）将读数记入表一中

5． 调整好读数显微镜，固定胶片平行于读数显微镜标尺转动，鼓轮从左往右依次从第一

x1齿孔左端开始到第五个齿孔右端为止记录读数于表二中，然后用同样方法测出五个y值并记入表二中。 6．数出齿孔数n记入表二中。 7．整理实验仪器

物理天平称量胶片质量： 物理天平调水平：

旋转底脚螺丝，使底盘上圆形水准器的气泡处于中心位置，以保证天平的支柱垂直，使刀垫水平。

调零点：启动天平，使横梁两端的称盘放在刀口上游码放在“0”上，指针指向“0”此时天平平衡，若补平衡，先制动天平，调节平衡螺母，反复数次，调至横梁成水平，制动后待用。 称衡：

将胶片放在左盘上，用镊子取砝码放在右盘上，增减砝码，使天平平衡。（测量时要防风）。 将制动旋钮向左旋动，放下横梁制动天平，记下砝码和游码的读数。 重复实验两次，求取平均值。

胶片体积测量：

1. 利用钢尺测量胶片的长度：

用钢尺将胶片压平测量胶片长度，为了准确不要使用钢尺的端边。

分别测量上下两边，取两边平均值为胶片长度值，平行测5次取平均值。（多次测量求平均值减少误差）

2. 利用游标卡尺测量胶片的宽度：

将胶片卷起来，使用游标卡尺测量胶片的宽度时要将卡尺锁紧再读数，先读出主尺上的读数，

再看游标上与主尺对齐的刻度线的序数（格数），计算游标读数，得出胶片长度。 测量五次求平均值。（多次测量求平均值减少误差）

3. 利用千分尺测量胶片厚度：

使用千分尺时要注意开始时是否零示数，要是不是将要扣除开始时的读数，测量

时将胶片放入砧台和螺杆之间，转动棘轮，听到“格”的声响时既要停止转动，锁紧后读数先读出套筒上的读数，再读出微分套筒上的读数，并估读数。 测量单片胶片厚度，任意测量五次求平均值。（多次测量求平均值减少误差）

4. 利用读数显微镜测量胶片齿孔的长宽：

先调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚；然后再调节目镜镜筒与待 测物体的距离，使十字准线像和待测物体的像都清楚。

将胶片放在载物台上，在目镜中找到胶片的齿孔，使十字准线与胶片齿孔的一边相切，读出主尺上的读数再读出套筒上的读数及估读数，得到（x1）

转动套筒，使在显微镜的目镜中看到十字准线与胶片尺孔的另一边相切，读出主尺上的读数在读出套筒上的读数及估读数。得到（x2）

求取两读数（x1）、（x2）的差的绝对值，即为胶片齿孔的长度。 将胶片转动九十度，测定齿孔的宽度，重复上述步骤得到（y1）、（y2）。 求取两读数（y1）、（y2）的差的绝对值，即为胶片齿孔的宽度。 测量五次连续的齿孔长度和宽度的值求取平均值。

实验数据表格

胶片的编号

规格08-05-0128x mm 胶片的质量m= 0.795 (g)

仪器精度 仪器 钢尺 精度 1mm

游标卡尺 0.02mm 千分尺 0.01mm 读数显微镜 0.01mm 物理天平 0.001g、

表一 胶片长度（mm） 次数 初读数 末读数 1 2 3 4 5 平均

表二 次数 X1 1 2 3 4 5 平均 17.841 18.414 18.080 45.902 46.438 齿孔长度x(mm) X2 20.671 21.200 20.872 48.721 49.232 X 2.830 2.786 2.792 2.819 2.794 2.804 y1 齿孔宽度y(mm) y2 y 2.068 1.974 2.001 2.009 2.023 2.015 10.0 30.0 35.0 40.0 45.0 161.5 181.5 186.3 191.8 196.9 胶片宽胶片厚度（mm） 度 bh （mm） 初读数 末读数 34.78 0.119 0.122 34.72 0.120 0.123 34.78 -0.003 0.122 0.125 34.64 0.122 0.125 34.74 0.121 0.124 34.74 0.124 a 151.5 151.5 151.3 151.8 151.9 151.6 12.071 14.139 16.858 18.832 26.279 28.280 42.420 44.429 47.192 49.215 齿孔n=64

数据处理

解：根据测量数据求得：

152.830?2.786?2.792?2.819?2.794X??Xi??2.8045i?15

同理

y?2.015mmh?0.124mma?151.6mmb?34.73mm

所以

??m0.795??0.0013??ab?n(xy??)??h?151.6?34.73?64(2.804?2.015?0.137)??0.124

不确定度的计算

齿孔长度Ux；

2ux?(?x35)2?(0.0123)2?0.000033

22222sx2??x2

?(X?X)?2.830?2.804???2.786?2.804???2.792?2.804???2.819?2.804???2.794?2.804???ii?15?14?0.0037

同理：

2(y?y)?ii?1n22Ux?sx?ux?0.000033?0.0037?0.0611

s?2y5?1?y3(2.068?2.015)2?(1.974?2.015)2?(2.001?2.015)2?(2.009?2.015)2?(2.023?2.015)2??0.00104

3)2?0.000033

2uy?()2?(0.01齿孔宽度Uy

22Uy?sy?uy?0.0010?0.000033?0.0321

厚度Uh

s?

2h?(h?h)ii?1522(0.122?0.124)2?(0.123?0.124)2?(0.125?0.124)2?(0.125?0.124)?(0.124?0.124)2??0.000001754

5?1

2uh?(?h3)2?(0.013)2?0.000033

22Uh?sh?uh?0.00000175?0.000033?0.0059

长度Ua

s?2a?(ai?15i?a)25?12(151.5?151.6)2?(151.5?151.3)2?(151.3?151.6)2?(151.8?151.6)?(151.151.6)2??0.064

?a???1??0.3333332ua??????3??3??

22Ua?sa?ua?0.06?0.333333?0.627222

宽度Ub

s?

2b?(b?b)ii?1522(34.78?34.73)2?(34.72?34.73)2?(34.78?34.73)2?(34.634.73)?(34.74?34.73)2??0.0033254

5?12????0.02??0.000133u???b???3??3??

2b22Ub?sb?ub?0.003325?0.000133?0.05882

质量：Um

Um?um?0.001?0.57743

根据间接测量不确定的传递则有：

????????????????????????U???Ua???Ub???Uh???Ux???Uy???Um?????a???b???h???x???y???m??11?3.35?10??125.?611?0??391?0?3222222 12

?1312??8.97?10??4.3?810?

2.3410

?0.01?8U?1 0

Ur????100%?1.4%

实验结果：

135照相胶片得密度为：

??(1.30?0.02)?10?3?gmm3? ，

Ur???1.4%

实验心得

这个实验看起来简单,但是你不能因此而小看它,老师都说了,这是个很典型的实验,用到了很多工具,例如:物理天平，读数显微镜，游标卡尺，千分尺.,读数显微镜更是现炒现卖的.以前都没用过,一不小心就会犯错误了.因此,我在做实验的过程中很小心的做每一个步骤．处理实验数据时，很需要人的耐心和细致，一大堆的数据，看起来都有点怕，６个测量数据的不确定度，只要其中一个错了，后面的数据都跟着错了，这后果就严重了，这不跟平时在纸划过重写就可以，现在是用公式编辑器，后面的公式要全部打过，唉，我重打了两遍，谁叫自己不够细心啊．不过，做完这个实验收获还是满大的，重温了测量工具的用法，更多学了一种新的工具：读数显微镜．培养了自己的能力，发现了自己的不足．把这些不足改了，这就是一个进步．

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