实验报告长度测量

实验题目： 长 度 测 量 (1) 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。

(2)实验仪器

米尺、游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜。 (3)实验原理

①游标卡尺的工作原理

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0.1mm 的n 倍时都能读出，这就是“十分游标”能把仪器精度提高到0.1mm 的道理。

其他类型游标卡尺的工作原理与上述相同。 ②螺旋测微计的工作原理

如图2.2.1-4所示，A 为固定在弓形支架的套筒，C 是螺距为0.5mm 的螺杆，B 为活动套筒,它和测微螺杆连在一起。活动套筒旋转一周,螺杆移动0.5mm 。活动套筒左端边缘沿圆周刻有50个分度，当它转过1分度，螺杆移动的距离δ=0.5/50=0.01mm ，这样，螺杆移动0.01mm 时，就能准确读出。

③移测显微镜

移测显微镜的螺旋测微装置的结构和工作原理与螺旋测微计相似，所以能把仪器精度提高到0.01mm 。由于移测显微镜能将被测物体放大，因而物体上相距很近的两点间的距离也能测出。

(4)实验数据与处理(橙色字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。) 一、用米尺测量

①用米尺测量木条长度，米尺的量程2m ，最小分度值1mm 。 单次测量： l =45.55(cm) Δl =0.10(cm)

图2.2.1-4

=0.00946mm ≈0.01mm

测量结果：l ±U C (l ) =15.51±0.06(cm)=(1.551±0.006)×10-1(m)

二、用游标卡尺（千分尺）测量铜套的高H 、外径D 、内径d 等基本量度，估算各直接测量量的不确定度。计算出物体的体积，估算不确定度。

=0.00955mm ≈0.01mm

同样可以计算出U A (D)=0.00843mm ≈0.01mm ，U A (d)=0.00989mm ≈0.01mm ， 计算铜套的体积及其不确定度： V=

H )d D (4

22

⋅-π=4063.73mm 3=4.0637×10-6(m) 2

2

2

)()()()(⎪⎭

⎫

⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=H U H V d U d V D U D V V U

2

2222)]()(4

[))( 2())( 2(H U d D d U d H D U D H -++=π

ππ(式中的不确定度U(D) U(d) U(H)代入C 类不确定度)

=21.68 mm 3-9

三、用螺旋测微器（外径用千分尺）测量小铁球的直径D ，并计算其体积336

34D r V ππ==

333006.56

142.3634⨯===D r V ππ=65.68574926≈65.69mm 3(不要求计算体积V 的不确定度)

四、用移测显微镜测量（量程100mm 、最小分度值0.01mm ）毛细管直径

D=│A -B │，计算A 类不确定度U A 也就是平均值标准偏差d

σ'。 测量结果：玻璃毛细管内的直径 d ±U A =0.337±0.008(mm)=(0.337±0.008)×10-3(m) 实验感想：写出自己实验时所获得的启示或掌握的知识。

注意：写实验报告必须用专用的A4实验报告纸，不能用其他形式的作业本信纸方格纸等，并且一定要写上班别、学号、组别、实验题目、实验日期等内容。并且要与预习报告装订在一起交