实验1 长度测量—游标卡尺与螺旋测微计（千分尺）的使用.doc

大学物理 实验指导书 电子信息系 长春工业大学人文信息学院 2011年9月1日 目 录 实验1 长度测量—游标卡尺与螺旋测微计（千分尺）的使用 2 实验2 用直流单臂电桥（惠斯通电桥）测电阻 14 实验3 电位差计的原理与使用 19 实验4 直流电表的改装与校准 26 实验5 示波器的原理和使用 32 练习题 57 实验1 长度测量—游标卡尺与螺旋测微计（千分尺）的使用 2学时 [实验目的] 　　1．了解游标卡尺、螺旋测微计的构造，读数原理，学会正确使用方法。 　　2．练习有效数字的记录与运算、不确定度的计算和测量结果表达式的正确写法。 　　3．了解规则形状固体体积的测法。 [实验仪器] 　　游标卡尺，螺旋测微计（千分尺），金属圆柱，圆环。 [实验原理] 　　普通米尺最小刻度是1mm，因此使用普通米尺只能准确地测量到1mm.为了提高测量的精确度，解决毫米以下准确的读数，因此便产生了游标卡尺、螺旋测微计。 一、游标卡尺测长度 　　1．结构及用途。游标卡尺是由一根主尺（米尺）和一个带有刻度并能沿主尺自由滑动的游标（副尺）组成。其构造如图2.1-1：钳口A和刀口A’与主尺固定，钳口B，刀口B’，尾尺C跟游标连为一体，并能在主尺上滑动。 A、B用来测量物体的外径，A’、B’测量物体的内径，尾尺C可做测量深度之用。 　　常用游标卡尺的主尺最小分度均为1.00mm。规格不同的游标卡尺的区别，主要是游标所分的格数不同：游标上刻10个分格的称为十分游标，刻20个分格的为二十分游标，还有五十分游标尺，分格不同，精度也不同。但因为它们的其他构造及原理都相同，所以它们有相同的读数方法与求最小分度值的普遍公式。 　　2．游标卡尺的最小分度值。游标卡尺的最小分度值是指主尺的最小分度与游标最小分度之差值。 十分游标卡尺的游标的十个分格总长与主尺的9个分格总长相等（见图2.1-2），均为9.00mm，主尺1分格与游标1分格之差即为： 　　 ，0.10mm就是十分游标卡尺的最小分度值，用表示之。最小分度值又叫游标常数，游标卡尺的精度。 　　一般来说游标刻m个等分格，使其与主尺（m-1）个等分格长度[即(m-1)×1.00mm]相等。当m取不同整数值时，可得到最小分度值不同的游标卡尺。常见的有两种，取m=20的二十分游标和m=50的五十分游标。 　　对20分游标卡尺： 　　对50分游标卡尺： 　　它们能测准的最小长度（即精度）分别为0.05mm和0.02mm。 3．读数原理（差示法） 　　现以十分游标卡尺为例说明： 　　经过校正的游标卡尺，在钳口合拢时,主尺“0”线应与游标的“0”线对齐。此时游标的第一条刻线在主尺第一条刻线左边0.10mm处，游标第二条刻线在主尺第二条刻线左边0.20mm处，依此类推，这就提供了利用游标进行测量、读数的依据。如果在钳口A、B间放入厚度为0.10mm的物体，此时游标的第一刻线与主尺的第一刻线对齐，读数为0.10mm；如果A、B间放入0.20mm厚的物体，游标向右移动0.20mm，这时，游标第二条刻线与主尺第二条刻线对齐，读数为0.10mm×2…依此类推，如果游标的第十条刻线与主尺的第十条刻线对齐，这时，游标的“0”线与主尺“1”对齐，则A、B间的距离为1.00mm，即被测物厚度为1.00mm。因此，mm以上的读数就应从主尺上读出，而mm以下的读数则应在游标上读出。 　　4．读数方法 　　（1）测量物体长度时，先读出游标“0”刻线前主尺上的mm整数值，设为。 　　（2）在游标上读出mm以下的值，读出的方法是从游标“0”刻线向右仔细查找游标上与主尺对齐的刻线，若游标上的第K条刻线（从左向右数）与主尺的某条刻线正好对齐，则mm以下的读数值即为：。 　　（3）将二者读数相加，即得被测物体的长度： ， 图2.1－3是用图示法说明十分游标卡尺读数的三个步骤。 图2.1-4是五十分游标卡尺测一物体长度之示意图。由图2.1-4，按上述 读数三个步骤： 　　为了便于直接读数，在游标上刻有0、1、2、3……9这些数字。它们可不是K值，该值为后的数值：[但没有标出“小数点”]。读数时，可将这部分直接加到读数中去，假设游标上标有“4”的刻线与主尺上某一刻线正好对齐，则可直接读出：，若“4”刻线不是正好对齐，而是“4”刻线再往右的第1条刻线与主尺某刻线对齐，则：，其它以此类推。 　　有时候，游标上的所有刻线可能都不与主尺上某一线严格对齐，此时就应取与主尺某条刻线相对来说，是对的最好的那条刻线作为读数依据，读出值。 但还有的情况下，不能判断出游标上相邻的两条刻线到底是其中哪一条线与主尺的某条刻线对齐，还是更相近些，则最后这一位可按进行估读，如图2.1-5所示情况下（十分游标卡