长度测量与数据处理练习

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY 物理实验报告 实实 验验 题题 目 目 长度测量与数据处理练习长度测量与数据处理练习 姓姓 名 名 张志林张志林 物理实验教学中心 1 实 验 报 告 一 实验题目 长度测量与数据处理练习 二 实验目的 1 学习在实验中正确读数 记录和处理数据 2 学习游标卡尺和螺旋测微计的原理和使用 三 实验仪器 米尺 游标卡尺 螺旋测微计 空心圆柱体 小钢球 四 实验原理 原理图 公式推导和文字说明 常用测量长度的仪器有米尺 游标卡尺 螺旋测微计和读数显微镜 表征 这些仪器规格的主要指标为量程和分度值 量程表示仪器能够测量到的最大范 围 分度值表示仪器可以准确读到的最小数值 一般说 分度值越小 仪器的 精度越高 如普通米尺的分度值是 1 mm 毫米以下的一位只能凭个人的视力 和 感觉 估计 为了提高精度 可以在米尺上附加一个能够沿主尺滑动的游 尺 构成游标卡尺 从而减小分度值 1 米尺 米尺是长度测量仪器中最基本的仪器 通常用来进行精度要求并不很高的 长度测量 若米尺的分度值为 1 mm 则用米尺测量长度时 可准确到毫米这 一位 毫米以下的一位 则靠估计 例如 用米尺测量一个物体的长度 l AB 如图 1 所示 米尺的读数 A 点位置的读数是 9 50 cm B 点位置的读数是 12 63 cm 则 l 12 63 9 50 3 13 cm 2 游标卡尺 1 分度值 分度值 i 始终等于 a n 它只与游标的分度数 格数 n 和主尺的最小分度 a 有关 在 a 一定的情况下 游标的格数 n 越多 游标卡尺的分度值 i 就越小 游标卡尺的精度也越高 由于仪器结构和视觉分辨能力的限制 游标卡尺的分 度值最小为 0 02 mm 2 读数规则 2 先读出游标零线前主尺的读数 l0 再看游标尺上的第 k 条刻线与主尺的某 线对齐 或最接近对齐 然后用 k 乘游标的分度值 i 再与主尺读数 l0相加 即为测量的长度 l l l0 ki 直接读数 l 0 25 mm 二十分游标示数 3 螺旋测微计 螺旋测微计 也称千分尺 通常用它测小球的直径 金属丝的直径和薄板 的厚度等 1 构造 螺旋测微计的主要部分是测微螺旋 它由一根精密的测微螺杆和螺母套管 其螺距是 0 5 mm 组成 测微螺杆的后端还带一个具有 50 个分度的微分筒 当微分筒相对于螺母套管经过 1 个分度时 测微螺杆就会前进或后退 1 50 0 5 mm 即 0 01 mm 因此 从微分筒转过的刻度可以准确地读出测微 螺杆沿轴线移动的微小长度 为了读出测微螺杆移动的毫米数 在固定套管上 刻有毫米分度标尺 2 测量 测量物体时 应先将测微螺杆退开 把待测物体放在测量面之间 然后轻 转棘轮 使测微螺杆和砧台的测量面刚好与物体接触 这时 在固定套管的标 尺上和微分筒锥面上的读数就是待测物体的长度 读数时 应从标尺上读整数 部分 读到半毫米 从微分筒上读小数部分 估计到最小分度的 1 10 即 1 mm 然后两者相加 读数 5 383 mm 螺旋测微计示数 五 实验数据处理 整理表格 计算过程 结论 1 测空心圆柱体 表 1 2 表 1 用米尺测空心圆柱体的数据记录 3 h仪 0 05cm 单位 cm h 12 94 22 95 32 93 42 94 52 94 平均2 94 S0 007 表 2 用游标卡尺测空心圆柱体的数据记录 D仪 0 005cm 单位 cm D外D内 12 6002 230 22 6102 235 32 5952 230 42 5952 225 52 5952 230 平均2 5992 230 S0 0100 002 cmDSD D 01 0 005 0 010 0 2222 仪外外 cmDSD D 005 0 005 0 002 0 2222 仪内内 cmDSh h 05 0 05 0 007 0 2222 仪 32222 11 4 94 2 230 2 599 2 44 cmHDDV 内外 4 1 9091 0 05 0 94 2 005 0 230 2 599 2 230 2 2 010 0 230 2 599 2 599 2 2 1 22 2222 22 22 22 2222 22 22 22 内 内外 内 外 内外 外 H H D DD D D DD D V V 3 4 0 1 911 4 cm V V VV 3 4 01 4cmVVV 2 用螺旋测微计测钢球 表 3 表 3 用螺旋测微计测钢球的数据记录 零点读数 0 004mm D仪 0 004mm 单位 cm D 10 7935 20 7941 30 7936 40 7940 50 7936 60 7941 平均0 7938 S0 0003 cmDSD D 0006 0 2 22 仪 333 2616 0 7938 0 66 cmDV 22 0 0022 0 7938 0 0006 0 33 ln 2 2 D D D D V V V 3 0006 0 cm V V VV 3 0006 02616 0cmVVV 5 六 总结及可能性应用 误差分析 收获 体会及本实验的应用 实验过程中需特别注意各测量工具的正确使用方法 用米尺测量时 应注意以下两点 1 尽量减小视差 使待测物与米尺的刻度紧贴 2 当米尺的刻度由端边开始时 不要用米尺的端边作为测量的起点 以 免由于米尺端边的磨损给测量结果引入系统误差 使用螺旋测微计应注意的事项 1 记录零点读数 测微螺杆与砧台接触时 微分筒上的零线应正好和固