长度测量实验报告

1 广州大学学生实验报告广州大学学生实验报告 院 系 名称院 系 名称物理系物理系姓名姓名 专业名称专业名称 班别班别 学号学号 实验课程名称实验课程名称普通物理实验普通物理实验 I I 实验项目名称实验项目名称力学实验 长度测量力学实验 长度测量 实验时间实验时间实验地点实验地点 实验成绩实验成绩指导老师签名指导老师签名 实验目的实验目的 学习米尺 游标卡尺 螺旋测微计和移测显微镜的结构 工作原理和使用方法 初步掌握实验数 据记录 有效数字和误差计算规则以及对测量结果的表示方法 实验仪器实验仪器 米尺 游标卡尺 螺旋测微计 移测显微镜 实验原理实验原理 标卡尺主要由两部分构成 如 图 2 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较为准确地 读出来 图 2 1 游标卡尺在构造上的主要特点是 游标上个分度格的总长度与主尺上 N1 N 个分度格的长度相同 若主尺上最小分度为 游标上最小分度值为 则有ab 2 1 aNNb 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 2 2 11N abaaa NN 图 2 7 常用的游标是五十分游标 50 即主尺上 49 mm 与游标上 50 格相当 见图 2 N 7 五十分游标的精度值 0 02mm 游标上刻有 0 l 2 3 9 以便于读数 2 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 米的小数位 游标卡尺测量长度 的普遍表达式为l 2 3 lkan 式中 是游标的 0 刻度线所在处主尺刻度的整刻度 毫米 数 是游标的第条knn 线与主尺的某一条线重合 图 2 8 所示的情况 即 1mma 21 58mml 图 2 8 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 其 10 lll 中 为未作零点修正前的读数值 为零点读数 可以正 也可以负 1 l 0 l 0 l 使用游标卡尺时 可一手拿物体 另一手持尺 如图 2 9 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 2 9 2 螺旋测微器 螺旋测微器 千分尺千分尺 常见的螺旋测微器如 图 2 10 所示 它的量程是 25mm 分度值是 0 01mm 螺旋测微器结构的主要部分是一个微螺旋杆 螺距是 0 5 mm 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 01 mm 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 3 以下 图 2 10 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 2 11 a 和 b 其读数分别为 5 650 mm 5 150mm 1 记录零点读数 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 图 2 11 实验仪器实验仪器 游标卡尺 精度值 0 02mm 量程 125mm 螺旋测微器 分度值 0 01mm 量程 25mm 被测物体 小球 空心圆柱体 实验内容实验内容 1 螺旋测微器测量圆球直径 不同位置测量 6 8 次 计算其不确定度 并写出测量 结果的标准形式 2 用游标卡尺测量空心圆柱体不同部分的外径 内径 高度 各测量 6 8 次 计算 空心圆柱体的体积及其不确定度 并写出测量结果的标准形式 游标卡尺的工作原理 游标卡尺是利用主尺和副尺的分度的微小差异来提高仪器精度的 如图 2 2 1 3 所示的 十分游 标 主尺上单位分度的长度为 1mm 副尺的单位分度的长度为 0 9mm 副尺有 10 条刻度 当主 副尺上的零线对齐时 主 副尺上第 n n 为小于 9 的整数 条刻度相距为 n 0 1 0 n mm 当副尺向 右移动 0 n mm 时 则副尺上第 n 条刻度和主尺上某刻度对齐 由此看出 副尺移动距离等于 0 1mm 的 n 倍时都能读出 这就是 十分游标 能把仪器精度提高到 0 1mm 的道理 用游标卡尺测量铜圆柱体的直径及高度用游标卡尺测量铜圆柱体的直径及高度 直径 mm 高度 mm 铜圆柱体 13 00mm39 24mm 用游标卡尺测量细小螺母的外直径及厚度用游标卡尺测量细小螺母的外直径及厚度 0 1cm 主尺 0 5 10 图 2 2 1 3 副尺 0 A 图 2 2 1 4 B 5 0 4 5 C 4 外直径 mm 厚度 mm 细小螺母 9 771mm4 431mm 用游标卡尺测量兵乓球的直径用游标卡尺测量兵乓球的直径 兵乓球直径 mm 第一次 37 700mm 第二次 37 680mm 第三次 37 560mm 平均值 37 65mm 用游标卡尺测量铁管内外径及高度用游标卡尺测量铁管内外径及高度 测量次数铁管内径 d mm 外径 D mm 高度 H mm 第 1 次 14 00 mm15 18 mm87 20 mm 第 2 次 14 00 mm16 08 mm87 10 mm 第 3 次 14 00 mm16 20 mm87 12 mm 第 4 次 14 22 mm16 08 mm87 20 mm 第 5 次 14 22 mm16 00 mm87 20 mm 13 70 mm16 00 mm87 18 mm 第 6 次 平均值 14 02 mm15 92 mm87 17 mm 用卷卡尺不同部分测量兵乓球的长度及用游标卡尺测量其直径用卷卡尺不同部分测量兵乓球的长度及用游标卡尺测量其直径 玻璃棒长度 cm 直径 mm 第一次 29 50cm70 54mm 第二次 29 50cm70 54mm 第三次 29 52cm70 54mm 第四次 29 49cm70 54mm 第五次 29 51cm70 54mm 第六次 29 50cm70 54mm 平均值 29 50cm70 54mm 其他类型游标卡尺的工作原理与上述相同 螺旋测微计的工作原理 如图 2 2 1 4 所示 A 为固定在弓形支架的套筒 C 是螺距为 0 5mm 的螺杆 B 为活动套筒 它和 测微螺杆连在一起 活动套筒旋转一周 螺杆移动 0 5mm 活动套筒左端边缘沿圆周刻有 50 个分度 当它转过 1 分度 螺杆移动的距离 0 5 50 0 01mm 这样 螺杆移动 0 01mm 时 就能准确读出 用螺旋测微器测量细圆薄片的环宽度及厚度用螺旋测微器测量细圆薄片的环宽度及厚度 厚度 mm 环宽度 mm 圆薄片 0 560mm2 240mm 5 用螺旋测微器测量细小导线的直径用螺旋测微器测量细小导线的直径 细小导线直径 mm 第一次1 042mm 第二次1 030mm 第三次1 025mm 第四次1 030mm 第五次1 031mm 第六次1 025mm 平均值1 030mm 移测显微镜 移测显微镜的螺旋测微装置的结构和工作原理与螺旋测微计相似 所以能把仪器精度提高到 0 01mm 由于移测显微镜能将被测物体放大 因而物体上相距很近的两点间的距离也能测出 测量玻璃毛细管内的直径 d 移测显微镜量程为 50mm 最小分度值 仪 0 01mm 序数123456 A mm 65 40065 42365 42365 29765 29465 285 B mm 65 06665 06365 06564 98264 95964 963 平均值 A 类不确定度 UA d mm 0 3340 3600 3580 3150