长度测量讲义.doc

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1、第1讲长度的测量执教：刘英桢实验目的1.学会使用测量长度的基本工具（游标卡尺、螺旋测微计）;2.了解基本数据的处理方法；3.学习读数显微镜的调整和测量方法。实验原理长度测量是初中物理实验中最基本的内容之一，所涉及到的测量工具也是日常生活和工作中最常见的。学生可在实践的基础上进一步了解游标和螺旋测微的作用和原理，从而运用这些基本工具开展物理实验方面的研究。同时将测出的相关数据进行必要的数据处理。例如：有一如图1-1所示的圆筒，若用游标卡尺测得其外直径D、内直径d、高度H和深度h，则可算出该圆筒的体积为:V=

2、(D2H-d2h)(1-1)又若有一根细丝（钢丝或铜丝），可用游标卡尺测出长度L及直径d（或用螺旋测微计测量直径d），则该细丝的体积为:V=d2L(1-2)用长度测量仪器对物体的长度或直径进行多次测量时，应选择在物体不同的部位进行测量，然后取其平均值，这将有利于减小测量中的偶然误差的影响。为了达到正确使用测量长度仪器的目的，先将游标卡尺，螺旋测微计和读数显微镜作一介绍。1.游标卡尺（1）游标卡尺的结构游标卡尺是由主尺（2）和游标（6）两部分所组成，见图1-2所示。当拉动尺框（3）时，两个量爪（5）或（7）

3、做相对移动而分离，其距离大小的数值从游标（6）和尺身（2）上读出。（5）为外量爪，用于测量各种物体的外尺寸；而内量爪（7）则通常用于测量物体的内径；深度尺（l）是用以测量某些物体中间空洞的深度；（3）是该游标卡尺的有效精度（0.02mm），该精度则规定了此游标卡尺最小的有效读数值；(4)是锁紧螺丝，以防读数时游标与主尺之间的移动。(2)游标读数原理主尺（2）上一格（两条相邻刻度线间的距离）的宽度与游标尺（6）上一格的宽度之差称为游标分度值。常用的游标卡尺有10分游标、20分游标和50分游标三种，游标分度值

4、分别为各数的倒数。例如10分游标的分度值为0.1mm,20分游标的分度值为0.05mm,50分游标的分度值为0.02mm。以下用10分游标为例作一说明，见图1-3所示。游标上有10个分格，其总长度正好等于主尺上的9个分格的长度。主尺上一个分格是1mm，因此游标上10个分格的总长等于9mm．即游标上每一分格的实际长度值为0.9mm。从图1-3（a）中两尺（游标尺和主尺）的“0”线对齐开始向右移动游标尺，当移动0.1mm时，两尺上的第一根线对齐，两根“0”线间相距为0.1mm，当移动0.2mm时，两尺的第二根

5、线对齐，两根“0”线间相距为0.2mm，显而易见，当游标尺移动0.9mm时，两尺的第九根线对齐，这时两根“0”线相距为0.9mm，该值就是游标尺在该位置时主尺的小数值。可见利用游标原理可以准确地判断游标尺的“0”线与主尺上刻度线间相互错开的距离，该距离的大小就是主尺的小数值。如果当外量爪（5）之间夹一纸片时，游标尺上第二根线与主尺上的第二根线对齐，则纸片厚度为0.2mm，见图1-3（b）所示。游标卡尺的原理：1、组成：测量爪，主尺，游标，固定螺丝2、主尺：分度值为1mm(与毫米刻度尺一样)3、游标：10分

6、度（在游标上有10个小格）；20分度（在游标上有20个小格）；50分度（在游标上有50个小格）10分度（注：游标上每一小格的长度是0.9mm,比每个主尺小格短0.1mm，精确度是0.1mm）05100120分度（注：游标上每个小格长度为0.95mm,比每个主尺小格短0.05mm,精度是0.05mm）01020012350分度（注：游标上每个小格长度是0.98mm,比每个主尺小格短0.02mm,精度是0.02mm）01234567890012345678910结论：游标上m个分度的总长度=主尺上m-1个分度

7、的总长度x0:游标上每一格的长度x:主尺上每一格的长度m:游标的分度值△x:x与x0的差，也是测量的精确度502101000LL0nx000nxn△x（1）读数推导：n:表示游标上与主尺某条刻度线对齐的游标上的顺序数(本例中n=7)L：表示被测物体的长度L0：游标零刻度线对应主尺的度数（本例L0=5mm）△x:游标的精确度（本例△x=0.1mm）由图得公式1：主尺读数本例，还可以得到=因此：公式2在图上已经标出，记忆公式2时可以理解去记忆现在我们用公式2来算上述长度L总结1.若用公式1，计算量大，但是从原

8、理出发，可灵活多变，公式2可用来快速读数；2.读数时不必估读；3.若是10分度的，由于精确度是0.1mm，最终读数小数点后保留一位若是20分度，50分度的，由于精确度分别是0.05mm和0.02mm,所以最终读数小数点后保留2位小数2．螺旋测微计（千分尺）（1）螺旋测微计的结构螺旋测微计的外形如图1-4所示，固定在圆筒（3）上的标尺刻度分为水平基线上下两部分，即其上面刻度线是mm数，下面刻度线在上面两刻度线之中，表示0.5mm