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广州大学学生实验报告

院(系)名称

物理系

班别

姓名

专业名称

学号

实验课程名称

普通物理实验I

实验项目名称

力学实验：长度测量

实验时间

实验地点

实验成绩

指导老师签名

【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】

米尺、游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜。

【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()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

(2.1)

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)

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2–7。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。

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

(2.3)

式中，是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度(毫米)数，是游标的第条线与主尺的某一条线重合，。图2–8所示的情况，即。

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。

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(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

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

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

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。

①游标卡尺的工作原理

0A图2.2.1-4 B5045C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

A

图2.2.1-4

B

5

0

45

C

0 1

0 1cm 主尺

0 5 10

图2.2.1-3

副尺

【用游标卡尺