大学物理实验报告之长度基本测量

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1、.大学物理实验报告评分姓名学号学院班级实验日期2017年5月23日实验地点：实验楼B411室实验名称长度的基本测量组号第组【实验目的】1.掌握游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的原理。2.学会游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用方法。3.运用误差理论和有效数字的运算规则完成实验数据处理，并分析产生误差的原因。【实验器材】游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜、待测物体（铁制圆筒、金属丝、小钢珠、毛细管各一件）。【实验原理】1、游标卡尺构造及读数原理游标卡尺主要由两部分构成，如(图1)所示：在一毫米为单位的主尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺（副尺），叫游标，利用它可以把主尺估读的那位数值

2、较为准确地读出来。图1..游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上N个分度格的总长度与主尺上（N-1）个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为a，游标上最小分度值为b，则有（式1）那么主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）是：（式2）图2常用的游标是五十分游标(N=50)，即主尺上49mm与游标上50格相当，见图2–7。五十分游标的精度值δ=0.02mm。游标上刻有0、l、2、3、…、9，以便于读数。毫米以上的读数要从游标“0”刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。即：先从游标卡尺“0”刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位，再从游标上读出毫米的小数

3、位。游标卡尺测量长度的普遍表达式为（式3）式中，k是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数，n是游标的第n条线与主尺的某一条线重合，a=1mm。图3所示的情况，即l=21.58mm。图3在用游标卡尺测量之前，应先把量爪A、B合拢，检查游标的“0”刻度线是否与主尺的“0”刻度线重合。如不重合，应记下零点读数，加以修正，即待测量l=l1-l0。其中，l1为未作零点修正前的读数值，l0为零点读数。l0可以正，也可以负。使用游标卡尺时，可一手拿物体，另一手持尺，如图4所示。要特别注意保护量爪不被磨损。使用时轻轻把物体卡住即可读数。图4..2、螺旋测微器(千分尺)常见的螺旋测微器

4、如（图5）所示。它的量程是25mm，分度值是0.01mm。图5螺旋测微器结构的主要部分是一个微螺旋杆。螺距是0.5mm。因此，当螺旋杆旋一周时，它沿轴线方向只前进0.5mm。螺旋柄圆周上，等分为50格，螺旋杆沿轴线方向前进0.01mm时螺旋柄圆周上的刻度转过一个分格。这就是所谓机械放大原理。测量物体长度时，应轻轻转动螺旋柄后端的棘轮旋柄，推动螺旋杆，把待测物体刚好夹住时读数，可以从固定标尺上读出整格数，（每格0.5mm）。0.5mm以下的读数则由螺旋柄圆周上的刻度读出，估读到0.001mm这一位上。如图6(a)和(b)，其读数分别为5.650mm、5.150mm。图6(1)记录零点

5、读数，并对测量数据作零点修正。(2)记录零点及将待测物体夹紧测量时，应轻轻转动棘轮旋柄推进螺杆，转动小棘轮时，只要听到发出喀喀的声音，即可读数。【实验步骤】一、游标卡尺的使用..1.先使游标卡尺的两量爪密切结合，测零点读数，若游标上的零刻线与主尺上的零刻线重合，则零点读为零。右手握主尺，用拇指推动游标尺上小轮，使游标尺向右移动到某一任意位置，固定螺丝M后读出长度值。在掌握操作方法和读数方法后开始测量。2.用游标卡尺测圆筒的内径、外径、深度和高度，填入表一。注意要取不同的位置反复测五次，按表中的要求填写各项，并求出圆筒内体积、绝对误差、相对误差和测量结果。二、螺旋测微计的使用1.掌握

6、螺旋测微计注意事项，熟悉使用方法和读数方法后，再开始测量。2.记下零点读数，测量小钢球和金属丝的直径各五次。将测量值填入表二中，并求钢球的体积和金属丝的截面积以及它们的绝对误差、相对误差和测量结果。三：读数显微镜的使用1.掌握读数显微镜的使用方法和注意事项。2.用读数显微镜测小圆片的内径。将读数显微镜对准小圆片，调节物距看清管口的像，测其内径。调转小圆片，对另一边进行测量。每端测三次。3.将测量数据记录表中。..【数据记录与处理】表一：用游标卡尺测量圆管体积游标卡尺的精密度：mm项目12345平均值绝对误差平均绝对误差测量结果外径内径高圆筒内的体积=相对误差绝对误差测量结果表二：用

7、千分尺测量钢球的直径千分尺的精密度：mm零点读数项目12345平均值绝对误差平均绝对误差测量结果直读值（）测量值（）钢球体积=相对误差..绝对误差测量结果表三：用读数显微镜测量圆环的内径读数显微镜的精密度：mm项目12345平均值绝对误差平均绝对误差测量结果..【原始实验数据粘贴处】【思考题】1.使用游标卡尺时应该注意什么？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，避免与刃具放在一起，以免刃具划伤游标