单摆与长度测量实验报告

广东第二师范学院实验报告
指导老师：傅晓东 2013/10/11
生物系 12科学教育曾娜 12550803026
实验一长度测量
一、实验目的：学习螺旋测微计、游标卡尺的的结构、工作原理和真确的使用方法，为后
续实验的顺利进行做好充分准备。

通过本实验还要初步掌握实验数据记录、有效数字运算和误差计算规则以及测量结果的表示方法。

二、实验仪器：米尺、游标卡尺(规格：0-125mm)、螺旋测微计（规格：0.02mm 0-150mm）
三、实验原理：
1)米尺：米尺的分度值为1mm,，用它测量物体的长度时，只能准确读到毫米这一位，毫
米以下的后一位，则凭眼睛估读，。

以此，最后一位含有偶然误差。

作为米尺的仪器误差。

可取分度值的一半。

2)游标卡尺：
a)结构：游标卡尺主要由主尺及套在主尺上并能沿主尺滑动的副尺（又称游标）组成。

分度值为毫米的主尺实上是普通的钢制米尺，其上有两个垂直于主尺的固定量爪，
副尺上除了有个垂直于主尺的活动量爪，还有尾尺、紧固螺钉及推把，松开紧固螺
钉，副尺可沿主尺滑动。

上方的量爪也可以用来测量物体的长度和外径；下方的量
爪（也称内卡）用来测量内径，尾尺用来测量槽、孔深度。

当量爪紧密合拢时，量
爪的直边处在同一条直边上，而且尾尺的尾端与主尺尾端、副尺上的零线也刚好分
别对齐。

b)工作原理：游标卡尺是利用主、副尺分度的微小差异来提高测量的准确度。

c)注意事项：
●了解游标卡尺的规格及主、副尺刻度上所标数字的单位。

●检查主、副尺上的零刻度上是否对准。

●使用游标卡尺时,可以左手拿物体，右手拿尺。

●若要测量管状物体的内径，则用上方爪量插入管内，然后分开两爪，知道他们紧靠管的
内壁时，便可记录下读数。

●若要测量槽或孔的深度时，则将尾尺插入孔或槽的底部，而孔或槽的端面必须紧贴着主
尺尾部。

●被夹在量爪内的物体不要用力移动，以免损坏量爪。

3)螺旋测微计
结构及工作原理：
a) 结构：螺旋测微器构造如图所示，螺旋测微器的小砧的固定刻度固定在框架上、旋
钮、微调旋钮和可动刻度、测微螺杆连载一起，通过精密螺纹套在固定刻度上。

b)工作原理：螺旋测微器是利用螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，
螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。

因此，沿轴线方向移动的微
小距离，就能用圆周上的读数表示出来。

螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，
可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。

可见，
可动刻度每一小分度表示0.01mm，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。

由于
还能再估读一位，可读到毫米的千分位，由此又名千分尺。

c)注意事项：
●检查零点读数
●将待测物置于旋杆和岾台的端面之间，轻轻转动棘轮，当听到“咯咯”声时，可进行读
数
●使用螺旋测微计时，不要用手转动活动套筒，用毕时应使微旋螺杆与岾台的端面相距
1mm左右
四、内容与步骤：
1)用米尺测量一根木条的长度一次，写出读数误差和测量结果;再用米尺的不同部位
重复测量木条的长度6次，计算平均值和平均绝对误差，写出测量结果；比较以上
两种测量结果后可得出什么结论。

2)记下游标卡尺零点读数，并用它测量铜管的外径D、内径d和高度H。

要求在铜管
的不同部位重复测量6次，用表格记录数据。

计算铜管体积
V，写出测量结果。

3)记下螺旋测微计的零点读书，并用它来量小钢珠的直径，在不同部位重复测量6
次，计算平均值和平均绝对偏差，写出测量结果。

五、实验数据记录：
螺旋测微计表三：
实验二单摆
1、实验原理
一根不可伸长的细线，上端悬挂一个小球。

当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置称为单摆，如图所示。

如果把小球稍微拉开一定距离，小球在重力作用下可在铅直平面内做往复运动，一个完整的往复运动所用的时间称为一个周期。

当单摆的摆角很小（一般θ<5°）时，可以证明单摆的周期T满足下面公式
1）T=
2）g=4
式中L为单摆长度。

单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离；g为重力加速度。

如果测量得出周期T、单摆长度L，利用上面式子可计算出当地的重力加速度
g。

从上面公式知T 2和L具有线性关系，即T²=。

对不同的单摆长度L测量得出相对应的周期，可由T 2～L图线的斜率K求出g值。

2、实验仪器
单摆、秒表、游标卡尺、米尺
3、实验步骤
1)调整仪器
调节立柱，使它沿着铅直方向。

调整底脚螺丝，并从正面观察单摆悬
线的像，反射镜上的竖直刻线及单摆悬线的像，待三者重合后，再从
左侧或右侧观察悬线和立柱确定它们基本平行。

2）利用给定摆长的单摆测定重力加速度
1、测量摆长L：取摆长大约1m，测量悬线长度L 六次
2、粗测摆角θ：应确保摆角θ<5 °。

3、测量周期T：计时起点选在摆球经过平衡位置的时刻，用停表测
出单摆摆动50次的时间 T50，共测量6次，取平均值。

3）记录数据并计算重力加速度g
4、实验数据
5、数据整理
六次数据平均值：g=10.02。