1测量与数据处理(含绪论)

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1、测量与数据处理（含绪论）【实验目的】1、了解大学物理实验课程的基本程序及要求；2、掌握大学物理实验基本知识；3、理解游标卡尺和螺旋测微计的原理，掌握它们的使用方法；4、练习有效数字运算和误差处理的方法。【实验仪器】游标卡尺（0—125mm，0.02mm）、螺旋测微计（0—25mm，0.01mm）、长方体物块外径卡口锁紧螺钉内径卡口主刻度尺游标尺尾尺图1游标卡尺图2螺旋测微计（千分尺）【实验原理】1、游标卡尺的构造原理及读数方法0670345主尺游标图3游标卡尺分主尺和游标（副尺）两部分。主尺上刻有标准刻度125m

2、m。游标上均匀刻有50个分度，总长度为49mm，游标上50个分度比标准的50mm短1mm，1个分度比标准的1mm短mm，即0.02mm，这0.02mm就是游标卡尺的最小分度值（即精度）。游标卡尺的卡口并扰时，游标零线与主尺零线恰好对齐。卡口间放上被测物时，以游标零线为起点往前看，观察主尺上的读数是多少。假设读数是Xmm多一点，这“多一点”肯定不足1mm，要从游标上读。此时，从游标上找出与主尺上某刻度最对齐的一条刻度线，设是第n条，则这“多一点”的长度应等于0.02nmm，被测物的总长度应为L=(x+0.02n)m

3、m。用这种规格的游标卡尺测量物体的长度时，以“mm”为单位，小数点后必有两位，且末位数必为偶数。具体读数时其实很简单，游标上每5小格标明为1大格，每小格读数作0.02mm，每大格就应读作0.10mm。从游标零线起往后，依次读作0.02mm，0.04mm，0.06mm，……直至第5小格即第1大格读作0.10mm。再往后，依次读作0.12mm，0.14mm，0.16mm，……直至第2大格读作0.20mm。后面的读数依此类推。游标卡尺不需往下估读。如图3应读作61.36mm或6.136cm。2、螺旋测微器的构造原理及读

4、数方法螺旋测微计主要由弓形体、固定套筒和活动套筒（微分套筒）三部分构成。螺旋测微计的测微原理是机械放大法。固定套筒上有一条水平拱线叫读数基线。基线上边是毫米刻度线，下边是半毫米刻度线。螺旋测微计的螺距是0.5mm，活动套筒每转动一周，螺杆就前进或者后退0.5mm。活动套筒的边缘上均匀刻有50个分度，每转动一个分度，螺杆就前进或者后退mm即0.01mm。这0.01mm就是螺旋测微计的最小分度值（即精度）。实际测量时，分度线不一定正好与读数基线对齐，因此还必须往下估读到0.001mm。可见，用螺旋测微计测量物体的长度

5、时,以“mm”为单位，小数点后必有三位。读数时，先从固定套筒上读出大于半毫米的大数部分，再从活动套筒的边缘上读出小于半毫米的部分，二者之和就是被测物体的总长度。这其中一定要注意观察半毫米刻度线是否露出来了。如图4(a)应读作5.272mm，图4(b)应读作5.772mm。05固定套筒图4（a）3025活动套筒05固定套筒图4(b)3025活动套筒使用螺旋测微计之前，必须先检查零点读数。先转动大棘轮使螺杆前进，当螺杆快要接触测砧时就应转动后面的小棘轮，听到“嗒嗒”声立即停止。如果此时活动套筒上的零线正好对齐读数基线

6、，零点读数就记作0.000mm，如果零线在读数基线以上，零点读数记作负，反之为正。每一次测量的直接读数减去零点读数才是真正的测量值，即测量值=直接读数－零点读数。例如零点读数是-0.002mm，直接读数是5.272mm，则测量值=5.272-（-0.002）=5.274（mm）。3、测量不确定度与测量结果的表示（1）多次直接测量的最佳值和标准偏差a、算术平均值是真值的最佳估算值在一定条件下，对某一物理量进行次测量，得测量列，定义测量量的算术平均值：b、测量列标准偏差（方均根偏差）对有限次测量，测量列的标准偏差定义

7、为：叫做偏差或残差。c、算术平均值的标准偏差因为算术值比各单次测量值更可靠，故其标准偏差应小于测量列的标准偏差。定义算术平均值标准偏差：(2)测量不确定度的表示a、不确定度A类分量不确定度A类分量是指可以采用统计方法与计算的不确定度。在物理实验教学中我们约定A类不确定度取其测量平均值的实验标准偏差，即：b、不确定度B类分量不确定度B分量是指用非统计方法或评出的不确定度。评定B类不确定度常用估计方法，要估计适当，需要确定分布规律，同时要参照标准,更需要估计者的实践经验、学识水平。一般实验中只考虑仪器误差这一项，因为

8、这是此类误差中最主要的部分。设仪器误差为，若约定误差的概率分布为均匀分布，则根据均匀分布理论，其B类不确定度分量为：c、合成不确定度与相对不确定度当两类不确定度分量相互独立的情况下，将两类不确定度分量按“方和根”的方法合成，构成合成不确定度，即：不确定度只是绝对不确定度，有时还要求计算相对不确定度。定义相对不确定度：d、直接测量结果的合成不确定度d-1、单次测量的不确定度