实验一基本长度测量详解.PDF

实验一 基本长度测量 [实验目的] 1．掌握游标卡尺和螺旋测微计的原理； 2．学会游标卡尺和螺旋测微计的使用方法； 3．运用已掌握的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、待测物体。 [仪器描述] 长度是基本物理量。从外型上看，各种测量仪器虽然不同，但其标度大都是按照一定的 长度来划分的。如用各种温度计测量温度，就是确定水银柱面在温度标尺上的位置；测量电 流或电压的各种仪表，就是确定在电流表或电压表标尺上的位置。总之，科学实验中的测量 大多数可归结为长度测量。长度测量是一切测量的基础，是最基本的物理测量之一。 常用的简单测量长度的量具有米尺、游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜等。它们的 测量范围和测量精度各不相同，学习使用时，应注意掌握它们的构造特点、规则性能、读数 原理、使用方法以及维护知识等，以便在实际测量中，能根据具体情况进行合理的选择使用。 [实验原理] 一、游标卡尺 游标卡尺简称卡尺。它可以用来测物体的长、宽、高和深及圆环的内、外直径。测量的 长度可精确到0.01mm、0.02mm 或0.05mm。本实验以0.02mm 为例，介绍游标卡尺的基本 结构，测量精度的确定，使用方法和注意事宜。 游标卡尺的构造如图(1-1)所示，其构造有两部分组成，一部分为刻有毫米刻度的直尺D， 称为主尺，在主尺D 上有量爪A、A′；另一部分为附加在主尺上能沿主尺滑动并有量爪B 、 B′的不同分度尺，称为游标E。量爪A、B 用来测量物体的厚度和外径；量爪A′、B′ 用来测量内径；C 为尾尺，用来测物体孔深或槽深，待测物体的各种数值由游标零线和主尺 零线之间的距离来表示。M 为固定螺钉，用螺钉固定后，可保持原测量值。 图1－1 游标卡尺的外形与构造 游标尺与主尺有如下关系，若游标尺上最小总格数为A时，且A个最小分格的总长等 于主尺上A－1 个最小分格的总长。如果用X、Y分别为游标尺、主尺上最小分格的长度， 则有： ( ) AX= A−1 Y 1 所以有： Y Y − X= A 主尺上一个分格长Y与游标尺上一个分格长X之差值如果用ΔK表示，则有 Y ∆K= Y − X= A 即主尺上的最小分格长度除以游标尺上的总格数。△K叫游标尺的精度。 许多测量仪器上都采用游标装置，有10分度、20分度、50分度等等。有的游标刻在直尺 上，也有的刻在圆盘上(如旋光仪、分光仪等)，它们的原理和读数方法都是一样的。一般来 说游标尺的精度可用下式计算： 主尺上一个最小分格的长度 主尺上一个最小分格的长度 主主尺尺上上一一个个最最小小分分格格的的长长度度 游标尺的精度 （1－1） 游标尺的精度 游游标标尺尺的的精精度度(ΔK) = 游标尺上的总分格数 游标尺上的总分格数