实验一长度的测量.doc

姓名：莫国意 班级：通信3班 学号201131003103实验一 长度的测量长度测量是最基本的物理测量之一这不仅因为长度是一个基本物理量，无论在生产过程或科学实验中都广泛地使用各种长度测量仪器，而且许多物理量的测量仪器（如温度计、压力表、各种电表等）的刻度，最终均转化为长度的测量实验目的】1．了解游标卡尺、螺旋测微计的原理和构造2．掌握游标卡尺和螺旋测微计的使用和读数方法3．根据仪器的精度和有效数字的定义，正确记录原始数据4．掌握直接测量的数据处理方法，并用不确定度报告测量结果实验原理】一、游标卡尺1．游标原理(1) 游标卡尺的精度：已知游标卡尺测量精度可达0.1 mm，甚至可达0.05 mm、0.02 mm这是因为游标卡尺巧妙地运用了游标尺与主尺最小刻度之差，如果将主尺上的9 mm等分10份作为游标尺的刻度，那么游标尺上的每一刻度与主尺上的每一刻度所表示的长度之差就是0.1 mm，同理，如果将主尺上的19 mm、49 mm分别等分20份、50份作为游标尺上的20刻度、50刻度，那么游标尺上的每一刻度与主尺上的每一刻度所示的长度之差就分别为0.05 mm、0.02 mm. 因此游标卡尺的测量精度可达0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm.　　(2) 读数原理：以10分格游标卡尺为例，由于它的精度为0.1 mm，当测量小于1 mm的长度时，游标尺上第几条刻度线与主尺上的某刻度线对齐，那么主尺上零刻度线与游标尺上的零刻度间距就为零点几毫米，被测长度就为零点几毫米， 图为游标卡尺的读数① 从游标零线的位置读出主尺上的整格数，② 根据游标上与主尺对齐的刻线读出不足一分格的小数，二者相加就是测量值故物体长度 L=21+0.70=21.70mm综上所述，游标卡尺所能读出的最小值是由主尺与游标尺刻度的差值决定的，即由游标分度数目决定的。

2．游标卡尺的构造和使用方法游标卡尺的构造如图所示，游标卡尺主要由主尺D和游标E两部分构成，主尺D按米尺刻度，游标E紧贴着主尺D滑动，外量爪A、B用来测量物体的外径和高度，内量爪A’、B’测量内径，深度尺C用来测量槽的深度不测量时，将量爪闭合，游标E的零刻线和主尺D的零刻线应当对齐；测量时，一手拿物体，一手持尺，轻轻把物体卡住，旋紧紧固螺钉F，然后再读取数据 游标卡尺 3. 注意事项　　(1) 测量前要首先看清游标卡尺的精度；　　(2) 测量时应使测量爪轻轻夹住被测物，不要夹的过紧，然后用紧固螺母将游标卡尺固定，最后读数；　二、螺旋测微计（千分尺）螺旋测微器又称千分尺，是比游标卡尺更精密的测长仪器，准确度可在 之间常用于测量细丝和小球的直径以及薄片的厚度等1． 螺旋测微计的原理螺旋测微仪（千分尺）由一根精密螺杆和与它配套的固定套筒两部分组成螺杆后端连接一个可旋转的微分套筒微分套筒每旋转一周，螺杆前进（或后退）一个螺距在微分套筒的尾端装有一个棘轮，它转动时可带动微分套筒旋转，但阻力过大时，棘轮会空转，保证被测物体不会被夹得太紧而变形螺旋测微计的螺距为0.5 mm，微分套筒的周界被等分成50格，故微分套筒每转动1格，精密螺杆相应地移动0.5/50=0.01 mm，再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。

读数时，先读固定套筒上标尺的读数，再加上微分套筒上标尺的数值2．螺旋测微计的使用与读数如前所述，为测量物体尺寸可旋转活动套筒，使测量轴前进或后退当测量轴接近被测物体时，转动棘轮旋柄则会发出“得”、“得”响声，表示正好接触，应停止旋转棘轮旋柄此时，固定套筒直标尺上的读数加上活动套筒圆周标尺上的读数，即为被测物体的长度使用完测微计后，应将测量轴后退数毫米，以免因热膨胀而压坏螺纹⑴ 零点检查与初读数在使用螺旋测微计时，应对测微计的零点进行检查当测量轴与砧台端面接触时，直尺的零线应对准圆标尺上的零线如两零线不重合，记录下螺旋测微计的初读数，如图所示a b c图 螺旋测微计的初读数a.0.000 mm； b.0.003 mm； c.-0.012 mm⑵ 读数方法观察主尺读数准线所在位置，准线下面的刻度线为整毫米刻度数，准线上方的竖直线为0.5mm刻度线如果半毫米刻度尚未露出，则读数是：主尺上的整毫米数加上副尺上的整刻度，再加上毫米千分位的估计数字，如图a读数为5+0.24+0.009=5.249mm。

a b c图 螺旋测微计的读数方法a．5.249mm； b．5.524mm； c．4.987mm公式：固定刻度（mm）＋可动刻度×0.01(mm)＝读数【实验仪器】 游标卡尺，螺旋测微计，待测物体实验步骤】 1．用游标卡尺测钢球的外径D、介子片d各六次 2．首先，读出螺旋测微计的零点误差一次；然后，测钢球的外径六次、介子片d六次3．用不确定度表达各直接测量量要求：（1）、平均值（2）、A类不确定度（3）、B类不确定度（4）、合成不确定度（5）、计算相对不确定度（6）、测量结果表达【数据记录】 50分度游标卡尺Δ仪=0.02mm 螺旋测微计Δ仪=0.001mm d的零点读数=次数123456平均值直径D球1.6941.6981.6981.6901.6901.6841.692直径d片0.9290.9280.9290.9250.9260.9270.927【数据处理】 S＝ =0.0017cm S= 0.00067mm=0.00184 =0.198% 直接测量各量的测量结果表示： D＝±σ （单位） =1.692+\-0.00184 d= （单位）=0.927+\-0.00184 2。