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1、1,大学物理实验 长度测量,2,1. 掌握游标卡尺和螺旋测微器的测量原理。,一、实验目的,2. 正确使用游标卡尺和螺旋测微器。,3. 掌握有效数字和不确定度分析的概念。,4. 学习用列表法处理实验数据。,3,游标卡尺（0.02mm） 螺旋测微器(0.01mm) 土字形工件 小钢球,二、实验仪器,4,二、实验仪器,主尺：钢制的毫米分度尺 副尺：可以沿主尺移动，对主尺的最小分度值再进行分度，可以把主尺上估读的部分精确地读出来。,分度值：最小格所代表的被测尺寸的数值叫分度值。,1. 游标卡尺的结构：,5,二、实验仪器,游标卡尺的正确使用,6,二、实验仪器,7,螺旋测微器的正确使用,二、实验仪器,8,
2、1. 游标卡尺的原理：,(1) 读数原理：利用两尺的差,-主尺上的分度值 -游标上的分度值,游标上n个分格的总长与主尺上n-1个分格的总长相等，即 则,例如：10分度的游标，最小分度值是 20分度和50分度的游标，最小分度值分别是0.05mm和0.02mm。,游标卡尺的最小分度值一般标在游标卡尺的副尺（游标）上。,三、实验原理,积累放大法,9,以常见的50分度游标卡尺为例主尺与游标上每个分格的差值是0.02mm,10,a.先弄清所使用的游标卡尺的最小分度值； b.先从主尺上读出毫米为单位的整毫米数，即游标零线刚越过的那条主尺刻度的值 ； c. 再从游标上读出毫米为单位的小数部分，即从游标上数出
3、与主尺上的某刻线对得最齐的那条刻线 ， ； d. 物体的长度等于整数部分加上小数部分， ； e. 将结果的毫米单位换算为所要求的单位。,(2) 读数方法：,测量值主尺读数(毫米整数)+游标对齐刻度线0.02mm(毫米小数) （无估读位）,三、实验原理,11,例如（50分度）主尺与游标上每个分格的差值是0.02mm,三、实验原理,x=0+120.02= 0.24mm,x=0.30mm,12,游标卡尺使用注意事项：,推动游标时要先旋松紧固螺钉，切忌用力过大而引入测量误差； 测量完了要先松开量爪，再取出被测物，以免弄伤内量爪的刀口、外量爪的钳口和量尺的尖端； 用完后应立即放回盒内，不能放在潮湿的地方
4、。,13,2. 螺旋测微器的测量原理,三、实验原理,主尺的最小分度值是0.5mm 微分筒每旋转一周，测微螺杆将沿轴线方向移动0.5mm 微分筒每旋转一格（一个分度），相当于测微螺杆沿轴线移动,螺旋测微器可准确地测出毫米的百分位，并可估读到毫米的千分位。,分度值：,x=0.01 mm,机械放大法,得名千分尺,14,螺旋测微器的读数方法 测量值固定套筒读数(半毫米以上)+螺旋套筒对齐的刻 度线0.01mm ，注意要有估读位，估读到0.001mm。,三、实验原理,x=4+18.40.01= 4.184mm,x=4.5+18.40.01= 4.684mm,15,螺旋测微器的零点读数 零点读数：转动棘轮
5、，使测微螺杆和测砧刚好接触，固定套管上的准线在螺旋套筒筒上的示值，即为零点读数。 测量值=读数值-零点读数,三、实验原理,16,零点读数的修正值：,修正值,实际结果,修正值,实际结果,17,螺旋测微器使用注意事项：,测量前应先检查零点读数； 测量面A、B和被测物体之间的接触压力应当微小且恒定。 测量完毕，应使测量面A、B间留出适当间隙，以避免因热胀冷缩而损坏螺纹。,18,1.用游标卡尺测量土字形工件各部位的直径和高,四、实验步骤,校准仪器，看是否有零误差。(本实验为0.00mm),即测量前，先将外量爪合拢，检查游标的0刻线是否与主尺0刻线重合，如果重合了就可开始测量；如没有重合则说明有零误差，
6、应记下零点读数并加以修正。零误差可负可正，当游标的0刻度线在主尺0刻度线的左侧则记为负值，叫做负零误差，反之记为正值叫做正零误差。,(2) 每个直接测量分别测量6次，并记下相应的测量值。,校准仪器，读取零点读数。,(2) 分别从不同方向测量金属球直径6次，并记下相应的测量值。,2.用螺旋测微器测小钢球的体积,19,1. 用游标卡尺测土字形工件的体积,五、实验数据记录表格,20,表1 用游标卡尺测量小工件的体积 单位：mm,21,2. 用螺旋测微器测小钢球的体积,五、实验数据记录表格,22,表2 用螺旋测微器测量小钢球的体积 单位：mm,五、实验数据记录表格,23,数据处理方法,（1）每一个直接
7、测量量平均值（2）平均值的标准偏差（3）A类不确定度分量,24,数据处理方法,25,数据处理方法,（7）体积的平均值（8）体积的不确定度（9）体积的结果,26,1. 本实验的原理指的是游标卡尺和螺旋测微器的读数原理和读数方法. 2. 注意有效数字的正确书写； 3. 写出各物理量的计算过程； 4. 给出体积的完整表达结果。,实验报告要求,参考教材P15例1和P18例4,27,1. 直接测量量的不确定度参照教材P15例1 2. 各圆柱体体积的不确定度参照建材P18例4 3. 土字形工件体积的不确定度,实验数据处理要求,4. 小钢球体积的不确定度,28,1. 测量前进行零点校正，测量值=读数值-零点读数。 2. 读数时，视线与刻度面垂直。 3. 游标卡尺的测量爪必须紧靠待测物体，但不能将待测物在量爪间来回滑动。 4. 使用螺旋测微器时，首先转动螺旋套筒接近待测物（测砧间留有空隙），再转动棘轮接触物体(听到轻微的咔咔声即可），切勿直接转动螺旋套筒使物体与测砧接触。 6. 测量完毕，量爪之间、测砧面之间应留有空隙。,注意事项,29,1. 何谓仪器分度值?米尺、20分度游标卡尺和螺旋测微器的分度值各为多少? 2. 有一角游标，主尺29度(29分格)对应于游标30个分格，问这个角游标的分度值是多少?有效数字最后1位应读到哪一位? 3. 读数时估计的数位越多，测量值会越准确吗？,思考题,
