长度测量实验报告

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

N 个分度格的总长度与主尺上（ N 1）

个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为

a ，游标上最小分度值为

b ，则有

Nb (N 1) a

（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：

a b

a a

N 1

1 a （2.

2 ）

N

N

图 2-7

常用的游标是五十分游标 ( N =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 l 的普遍表达式为

l ka n（2.3 ）式中， k 是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数，n 是游标的第 n 条线

与主尺的某一条线重合，a

1mm 。图2–8所示的情况，即 l 21.58mm 。

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l l1l0。其中，l1为未作零点修正前的读数值， l0为零点读数。 l 0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

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。

1cm

主尺

C

0 5

5

10 副尺

A

0 B

45

图 2.2.1- 3

【用游标卡尺测量铜圆柱体的直径及高度】

图 2.2.1-4

直径 (mm) 高度 (mm)

铜圆柱体

39.24mm 13.00mm

【用游标卡尺测量细小螺母的外直径及厚度】

外直径 (mm) 厚度 (mm)

细小螺母

4.431mm

9.771mm