基本长度测量测定试验报告

1、基本长度的测量实验目的1 .掌握游标和螺旋测微装置的原理，学会游标卡尺和螺旋测微器的正确使2 .学习记录测量数据（原始数据）、掌握数据处理及不确定度的估算和实验 结果表示的方法。实验原理1、游标卡尺构造及读数原理游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N个分度格的总长度与主尺上（N -1）个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为a,游标上最小分度值为b ,则有(2.1 )是：Nb =（N -1）a那么主尺与游标上每个分格

2、的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）(2.2)常用的游标是五十分游标（N=50）,即主尺上49 mm与游标上50格相当， 见图2-7。五十分游标的精度值6=0. 02mm.游标上刻有0、1、2、3、9, 以便于读数。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1的普遍表达式为l =ka +n6（2.3 ）式中，k是游标的“ 0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数， n是游标 的第n条线与主尺的某一条线重合，a = 1mm。图2-8所示的

3、情况，即l =21.58mm。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l =li0。其中，li为未作零点修正前的读数值，lo为零点读数。lo可以正, 也可以负。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- 92、螺旋测微器（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

4、沿轴线方向只前进 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

5、喀的声音，即可读数国牌H度的读敷准城0 mm圆周分度的武敢准然图 2- 11实验仪器游标卡尺：螺旋测微器:被测物体：精度化分度化0.02mm0.01mm量程:量程:125mm25mm小球；空心圆柱体实验内容1 .螺旋测微器测量圆球直径，不同位置测量 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、0 mm0.5 mm分度燃;1% I I6-8次，计算其不确定度，并内径、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。数据处理:1、用千分尺侧小钢球直径根据测量原始数据，得小钢球直径测量值，数据如下表:测量次数1234567Di /mm9.5

6、159.5149.5189.5169.5159.5139.517D的测量值为：11_1 ,、D =一" Di =(9.515 9.5149.517) = 9.515 mm7 y 7A类不确定度为:仪 0.004UB =3 =0.0023总的不确定度UdUd = D2 Ub2 = 0.00 072 0.00 232 = 0.003钢球直径D测量结果：D 二 (9.515 _0.003)mmUm = 3.2 1046 (6-1)6、(Di -D)2i 12、用游标卡尺测量空心圆柱体的体积根据测量原始数据记录，整理数据如下表:测量次 数外直径D (mm)内直径d (mm)高 H (mm )

7、110.966.5880.28211.006.6080.30311.026.5880.26410.98P6.5680.281510.986.5880.28610.966.5680.26平均D 之10.98d、6.58H 定 80.28D的A类不确定度为:,1(10.96 -10.98)2 (11.00 -10.98)2(10.98 -10.98)2 1 = 0.007730同理:6v (di -d) i 1= 0.00661,6 (6-1)6、(Hi -H)2i 10 0.0045D的总的不确定度为:U D = .D U B= 0.014同理:Ud =0.014U h =0.013空心圆柱体的体积V为:22V = (D -d )H 43.141622(10.98 -6.58 ) 80.28 =4871.6434V的不确定度根据:ln VjiIn 4ln( D2 - d2)ln H2d_ 22D2d22D_ 22 ?D2 -d2Uv2DD2 d2 U2d2H2 H2222 M10.98 M 0.014、12M 6.58M 0.014、0.013、 + + 10.982 -6.582 )<10.982 -6.582 )<80.28 )= 0.0046Uv = 0.0