(完整精品)大学物理实验报告之长度基本测量.doc

大学物理实验报告

评 分姓名 学号

评

分

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。

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)

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)

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)

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，l1为未作零点修正前的读数值，l0为零点读数。l0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4

2、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

内径

高

圆筒内的体积 =

相对误差

绝对误差

测量结果