实验1测量误差和不确信度.docx

实验1测量误差与不确信度【实验目的】1. 学习大体物理量的测量方式；2. 了解测量误差和不确信度的概念和简单计算；3. 了解游标原理和螺旋测微原理仪器用具】游标卡尺，螺旋测微计，读数显微镜，电子天平，量杯，支架等【原理概述】1 .游标测量原理用米尺测量长度，对小于最小分度的部份，咱们只能估量得出咱们在米尺上安装一个可 移动的，带有按必然规那么来刻线的副尺，原先的米尺就能够够成为精度较高的游标尺与副 尺相对应，咱们把原有的米尺称为主尺下面咱们以周密度为的游标尺为例来讲明一样的游标原理周密度为的游标尺主尺的最小分度为1mm副尺在长49mm勺长度上均匀地刻有 50个刻度测量长度时，先从副尺的 0刻度去读出以 mm^单位的整数部份，然后从主尺和图1游标原理示用意副尺的零刻度在主尺的28mnf口 29mmi间，副尺上的第13条刻线与主尺对齐,副尺50个刻度共长49mm主尺最小刻度为1mm副尺中找出对齐的刻度为表达方便起见，咱们假设副尺的 0刻度在主尺的28mmm 29mm^间,副尺上的第13条刻线与主尺对齐副尺的而主尺上28mm^J度到对齐线之间的长度为0刻度与第13条刻线之间的长度为 13 — mm , 50度为13mm因此主尺上 28mm^U度到副J尺的 0刻度的长49113 13 一 13 — 13 0.02 0.26mm5050m个刻度间的长度与主尺上的y,读数规律为L L0 n^y ,其m加上整数部份，被测长度为。

一样地，假设游标尺副尺上的（m-1）个刻度间的长度相等，主尺上相邻两个刻度间的长度为中L0为从副尺的0刻度对应主尺读数的整数部份，n为副尺上对齐线的顺序数游标原理能够应用于测量角度，这时主尺和副尺均制成圆弧形状一样情形下游标尺的仪器误差为其周密度的一半，周密度可由？计算在正式进行测量前，要对校准游标卡尺m当两量爪接触时若是游标卡尺不指零，那么在测量结果中要扣除零读数2 .螺旋测微原理A:螺杆（测杆），B:测砧（对杆），C:螺旋柄（微分筒），D:螺母套巳锁把，F:棘轮，H:分度盘，L:标尺套筒，Q尺架当螺母固按时，螺杆旋转一周同时前进一个螺距利用那个原理能够制成螺旋测微计螺50个刻度， 螺杆的螺距为，每旋测微计的螺杆上固定有一个带有刻度盘的微分筒，刻度盘有 一个刻度对应螺杆移动若是按“最小刻度后估量一名”的读数一样原那么，螺旋测微计的仪 器误差为为了保证测量时接触力的恒定，螺旋测微计的螺杆上固定有棘轮装置，利历时应通过旋动棘轮使螺杆与工件接触和游标卡尺一样，利用螺旋测微计前也要校准零刻度利用螺旋测微原理能够制成读数显微镜(或称移测显微镜)读数显微镜的目镜由带有刻度盘的螺杆带动，目镜内有带准线的分划板，通过准线两次与被测物体的像相切时的读数差来计算目镜的移动距离。

读数显微镜能够造成一维或二维的简易的读数显微镜的目镜只能在一个方向上移动， 而较复杂的读数显微镜的目镜能够在两个方向上移动为了排除螺纹间隙引发的测量误差，用读数显微镜进行测量时，要使螺杆始终沿同一方向转动实验内容】1 .选择适合的量具完成以下的测量：(1)金属薄板的厚度，计算误差，要求测量误差小于0.1%;1 max 1 min(2)钢制毫米刻度尺的不均匀度，要求测量至少10个刻度不均匀度的概念为,其中1max,1min,1别离为相邻两个刻线之间距离的最大值，最小值和标称值;五no勘, 谆数al义以移动方F »图3钢尺不均匀度测量方式注意事项：熟悉读数显微镜的利用方式，为了排除螺纹间隙引发的“空转”而致使测量 错误，测量进程中必需使螺杆始终沿一个方向转动2 .标定电子天平，找出天平的最大误差，作出天平的标定曲线(1)将祛码作为标准质量，用电子天平测量不同祛码的重量1-10g、10-100g、100-1000g分三个数量级，每一个数量级均匀测 10个点如100-1000g数量级，测100、200、300……900、 1000g共十个点2)在上述30个测点中，找出测量值与标准值的最大误差，即为天平最大绝对误差；将误差值与标准值对照，找出比值最大的数，即为天平的最大相对误差。

3)作出电子天平读数与祛码标称值的关系直线，即为电子天平标定曲线注意事项：利用天平常，不要用手直接接触祛码，以防祛码生锈小祛码用银子夹取，大祛码需戴上手套或用布垫手后拿取3 .测量铝杯的密度直接用电子天平测量铝杯的质量，用游标卡尺测量铝杯的尺寸(需测量10次)并计算体积，再计算铝杯的密度及密度平均值的标准误差注意：密度为间接测量量，其平均值和误差 -都必需用传递公式计算)拿 M横式游片卡尺ii"北厅法\ 0|234 V 斯& 78?10卜帅切川"川川iliiijliiiihiiW卅1州|567R9图4游标卡尺读数方式(1)确信副尺刻度5以后的第3根线与主尺对齐，其左右两根刻度线都在主尺相应的左右两条刻度线之内2)依照①可读出，依照②可读出，依照③可读出，那么测量值 可持续读出为，不需要进行任何的运算实验数据记录】表1用螺旋测微计测量金属薄板的厚度次数12345678910厚度(mm表2用读数显微镜测量钢制毫米刻度尺的不均匀度次数1234567891011测量值ai(mm)li (mm)表3用电子天平测量不同祛码的重量祛码标称值(g)…1000电子天平读数(g)表4用游标卡尺测量铝杯的尺寸次数12345678910外径D (mm内径d (mm外高H (mm内高h (mm例1用最小分度为毫米的米尺测量某物体的长度1 , 5次的测量值别离为 cm cm cm cmcm o求测量结果，采纳标准误差表示测量的偶然误差。

［解］(1)求算术平均值 1,1 5 ,1 八1 li 62.58 62.54 62.56 62.54 62.5262.55 (cm)5i 15(2)计算平均值的标准误差.5「5511「产1 0.032 0.012 0.012 0.012 0.0320.01(cm)20标准误差按只入不舍的原那么，保留一名有效数字3 )计算相对误差E(4)写出测量结果-2 10 462.5562.55 0.01 (cm) , E 2 10 4或 1 62.551 0.02% (cm)例2用螺旋测微计测量一金属片的厚度b ,测量了 5次，测量值别离为 mm mm mm mmmm求测量结果,采纳测量列的算术平均误差描述测量的偶然误差O［解］(1)求算术平均值 bb 1 5 bi1 3.612 3.650 3.618 3.606 3.655 3.628 (mm)5i1 5(2)计算测量列的算术平均绝对误差1-0.01650.022 0.010 0.0220.027 0.02 (mm)(3)计算相对误差E 0.023.6285 10 3(4)写出测量结果3.63 0.02 (mm), E 510 3保留一名有效数字后测量列的算术平均绝对误差位于0.01mm量级，因此测量值的算术平均值也截取至 0.01mm量级，3.628mm按四舍五入得3.63mm。

通常采纳算术平均值的平均绝对误差来描述结果的偶然误差b ..50.0095b b b 3.628 0.009 (mm) ,E 3 10 5数显卡尺图4 数显卡尺1:台阶测量面，2:内测量面，3:紧固螺钉，4:液晶显示器，5:数据输出接口6:电池盖，7:外测量面，8:公英制转换按钮，9:置零按钮，10:主尺，11:测深尺数显卡尺是用高精度线性位移传感器与液晶显示系统组成的量具可用于一样精度的内外孔径，深度测量在测量范围内可任意清零，并可选择公制和英制两种显示测量时先松开活动量爪上的紧固螺钉，移动量爪，显示器即显示测量结果当量爪置于任意位置时，按下清零按钮，显示器复零，这时假设移动量爪，显示器将显示量爪的相对移动距离活动量爪上有公制英制转换按钮技术参数：测量范围：0 150mm(0 6 inch )分辨率：0.01mm (0.0005 inch )示值误差：0.03mm (0.001 inch )重复精度：0.01mm (0.0005 inch )最大测速：(60 inch/sec)。