(完整精品)大学物理实验报告之长度基本测量

大学物理实验报告姓名 学号 学院 班级 实验日期 2017 年 5 月 23 日 实验地点：实验楼 B411室实验名称 长度的基本测量 组号 第 组【实验目的】1.掌握游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的原理。2.学会游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用方法。3.运用误差理论和有效数字的运算规则完成实验数据处理，并分析产生误差的原因。【实验器材】游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜、待测物体(铁制圆筒、金属丝、小钢珠、毛细管各一件) 。【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 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。评分图 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(式 1)()b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：(式 2)1a图 2常用的游标是五十分游标(N=50)，即主尺上 49mm 与游标上 50 格相当，见图2–7。五十分游标的精度值 δ=0.02mm。游标上刻有 0、l 、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。游标卡尺测量长度的普遍表达式为(式 3)lkan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 3 所示的情况，即 l=21.58mm。图 3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=l1-l0。其中，l 1 为未作零点修正前的读数值，l 0 为零点读数。l 0 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 4 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 42、螺旋测微器(千分尺)常见的螺旋测微器如(图 5)所示。它的量程是 25mm，分度值是 0.01mm。图 5螺旋测微器结构的主要部分是一个微螺旋杆。螺距是 0.5mm。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 0.01mm 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 6(a)和(b) ，其读数分别为 5.650mm、5.150mm。图 6(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。【实验步骤】一、游标卡尺的使用1.先使游标卡尺的两量爪密切结合，测零点读数，若游标上的零刻线与主尺上的零刻线重合，则零点读为零。右手握主尺，用拇指推动游标尺上小轮，使游标尺向右移动到某一任意位置，固定螺丝 M 后读出长度值。在掌握操作方法和读数方法后开始测量。2.用游标卡尺测圆筒的内径、外径、深度和高度，填入表一。注意要取不同的位置反复测五次，按表中的要求填写各项，并求出圆筒内体积、绝对误差、相对误差和测量结果。二、螺旋测微计的使用1.掌握螺旋测微计注意事项，熟悉使用方法和读数方法后，再开始测量。2.记下零点读数，测量小钢球和金属丝的直径各五次。将测量值填入表二中，并求钢球的体积和金属丝的截面积以及它们的绝对误差、相对误差和测量结果。三：读数显微镜的使用1.掌握读数显微镜的使用方法和注意事项。2.用读数显微镜测小圆片的内径。将读数显微镜对准小圆片，调节物距看清管口的像，测其内径。调转小圆片，对另一边进行测量。每端测三次。3.将测量数据记录表中。【数据记录与处理】表一：用游标卡尺测量圆管体积 游标卡尺的精密度： mm项目 1 2 3 4 5 平均值 绝对误 差 平均绝对误差 测量结果外径 ()Dm内径 d高()h圆筒内的体积 =24Vdh相对误差 10%10%h绝对误差 V测量结果 表二：用千分尺测量钢球的直径 千分尺的精密度： mm 零点读数 0Dm项目 1 2 3 4 5 平均值 绝对误 差 平均绝对 误差 测量结果直读值()m测量值()m钢球体积 =316VD相对误差 0%10绝对误差 V测量结果 表三： 用读数显微镜测量圆环的内径 读数显微镜的精密度： mm项目 1 2 3 4 5 平均值 绝对误 差 平均绝对误差 测量结果1()xm2D【原始实验数据粘贴处】【思考题】1.使用游标卡尺时应该注意什么？1、游标卡尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体，以免损坏量爪，避免与刃具放在一起，以免刃具划伤游标卡尺的表面，不使用时应置于干燥中性的地方，远离酸碱性物质，防止锈蚀。2、测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准.这个过程称为校对游标卡尺的零位。3、移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。4、用游标卡尺测量零件时，不允许过分地施加压力，所用压力应使两个量爪刚好接触零件表面。如果测量压力过大，不但会使量爪弯曲或磨损，且量爪在压力作用下产生弹性变形，使测量得的尺寸不准确(外尺寸小于实际尺寸，内尺寸大于实际尺寸)。5、在游标卡尺上读数时，应把卡尺水平的拿着，朝着亮光的方向，使人的视线尽可能和卡尺的刻线表面垂直，以免由于视线的歪斜造成读数误差。6、为了获得正确的测量结果，可以多测量几次。即在零件的同一截面上的不同方向进行测量。对于较长零件，则应当在全长的各个部位进行测量，务使获得一个比较正确的测量结果。2.使用千分尺时应该注意什么？1、千分尺是一种精密量具，使用时应小心谨慎，动作轻缓，不要让它受到打击和碰撞。千分尺内的螺纹非常精密，使用时要注意：①旋钮和测力装置在转动时都不能过分用力；②当转动旋钮使测微螺杆靠近待测物时，一定要改旋测力装置，不能转动旋钮使螺杆压在待测物上；③当测微螺杆与测砧已将待测物卡住或旋紧锁紧装置的情况下，决不能强行转动旋钮。2、有些千分尺为