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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划测量微小长度实验报告学生实验报告一、实验综述1、实验目的及要求1了解游标卡尺、螺旋测微器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。2学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。3学会物理天平的使用。4掌握测定固体密度的方法。2、实验仪器、设备或软件1、游标卡尺2、螺旋测微器3、物理天平二、实验过程1、测圆环体体积直接量外径标准差D=(mm)直接量外径D的A类不确定度：A=*D=(mm)直接量外径D的B类不确定度：B=仪=(mm)直接量外径D的合成不确定度：Ux=(mm)直接量
2、外径D的测量结果为：D=(mm)Urx=UxD*100%=%直接量内径标准差d=(mm)直接量内径d的A类不确定度：A=*d=(mm)直接量内径d的B类不确定度：B=仪=(mm)直接量内径d的合成不确定度：Ux=(mm)直接量内径d的科学测量结果：d=(mm)Urx=Uxd*100%=%直接量高标准差h=(mm)直接量高h的A类不确定度：A=*h=(mm)直接量高h的B类不确定度：B=仪=(mm)直接量高h的合成不确定度：Ux=(mm)直接量高h的科学测量结果：h=(mm)Urx=Uxh*100%=%间接量体积V的平均值：V=h(D2-d2)/4=间接量V的不确定度：222?v?(?(D2?d
3、2)?h)?(?D)?(?d)=圆环体体积V的科学测量结果：V=(m)2、测钢丝直径仪器名称：螺旋测微器(千分尺)准确度=估读到钢丝直径标准差：d=钢丝直径d的A类不确定度：A=*d=(mm)钢丝直径d的B类不确定度：B=仪=(mm)钢丝直径d的合成不确定度：Ux=(mm)钢丝直径d的科学测量结果：d=(mm)Urx=Uxd*100%=%3、测石蜡的密度仪器名称：物理天平TW天平感量：g最大称量500g123B=仪=(2)写出直接测量M1、M2、M3的科学测量结果：M1=gM2=gM3=g(3)t以为标准查表取值，计算石蜡密度平均值：?M1?t=/cm3M2?M322间接量密度的不确定度2?(
4、?t?m1/(m2?m3)?(m1?t?m2/(m2?m3)2)?(m1?t?m3/(m2?m3)2)=3(5)石蜡密度的科学测量结果:p=g/cm三、结论1、实验结果圆环体体积V的科学测量结果：V=(m)钢丝直径d的科学测量结果：d=(mm)Urx=Uxd*100%=%石蜡密度的科学测量结果:p=g/cm2、分析讨论：要求平均值剔除异常数据要用系统误差修正平均值数据要用科学方法表示3关于微小长度测量的研究诸霖摘要：实验中，许多微小长度不易直接测量，所以在实际操作过程中，我们往往用一些特殊的装置将此类微小长度放大为可测的长度。本文主要介绍了用光杠杆放大法测量微小长度变化量的方法。关键词：微小长
5、度；光杠杆；误差ResearchesonthechangesofsmalllengthZhuLin(05A12301)(CivilEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing)Abstract:Intheexperiment,manysmalllengthcannotbemeasureddirectly,sointheactualoperationprocess,weoftenusesomespecialdevicesuchsmalllengthamplificationasmeasurablelength.Thispapermainlyintroducest
6、hemethodofamplificationmethodforthemeasurementoftinychangeinlengthwiththeopticallever.Keywords:Smalllength;lightbar;deviation0、引言实验中，往往会遇到微小长度的测量。此类长度不易直接测量，需要通过特殊方法间接测量。下面介绍用非接触式的长度放大测量方法光杠杆测量法的测量原理及仪器设备，其次分析在这种测量方法下的实验操作注意事项以减小误差。另外，不同的实验需要对不同的方法进行比较选择，从而得到最优方案。作者简介：诸霖，女，1994-8-14，江苏无锡，东南大学土木工程学院邮
7、箱：11、实验原理基本原理如下图：如图所示的架子上面悬挂有一带有重物的钢丝，一号是固定在钢丝上面的一个小块，2号是一个平面镜，平面镜下端支放在承物台上。平面镜通过一个固定在其上面的支架和小块连接着，支架和小块之间不固定。3号就是钢丝，四号是竖直放置的直尺。尺子前面的是一台望远镜。调整望远镜的焦距，使望远镜中心线对准平面镜中心，使实验员通过望远镜看到尺子上面的一个刻度。然后通过在钢丝下端加上重物，使得钢丝产生形变。这个微小形变通过连接在镜子上面的连杆反映到试验者观察到的尺子刻度变化上面来。然后量出平面镜和尺子的距离，量出平面镜支架的长度，然后通过读出的刻度变化值，按照相似三角形原理算出钢丝形变即
8、可。-2-2、实验模型在实验中，光杠杆镜尺组模型如下：根据光杠杆放大原理有公式如下：L=KN/2D式中，K为光杠杆前后足之间的垂直距离，D为光杠杆镜面到标尺之间的距离，N为逐差法测得的标尺读数。这样，就将微小长度L放大为K、N、D等量的测量。3、实验操作调节望远镜倾角使细叉丝中的第三条对准标尺的零刻度，这一步在实验操作中极为关键，实现起来也比较困难。在实际操作中，应先确定大致位置，调节时也需要同步调整望远镜和反射镜的角度，方可成功。刚刚放上或者取下砝码时，由于轻微的抖动，读数不稳定，此时应静待其稳定后再读数。加减砝码时，砝码缺口应交叉放置，因为砝码质心不在其中心。如果缺口方向一致，则易导致重心
9、不稳，极易倒落，并拉断钢丝，加大工作量。-3-使用螺旋测微器测量长度时，首先应记录其初读数，还需区别微分筒的端面是位于固定套管毫米刻度线的前一半还是后一半。4、其他微小长度测量法在测量微小长度时，除了光杠杆测量法之外，还有一些其他的测量法。例如：千分尺测量法：千分表是一种通过齿轮的多极增速作用，利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动，将测杆的微小直线位移转换为圆盘上指针读数变化的测量工具。改变测头形状并配以相应的支架，可制成它的变形品种，例如厚度百分表、深度百分表和内径百分表等。如用杠杆代替齿条则可制成杠杆百分表和杠杆干分表，其示值范围较小，但灵敏度较高。适用于测量普通百分表难以测量的外圆、和沟槽等的形状
10、和位置误差。圆盘上指针的读数变化量就是千分表触头处的微小长度的变化量，可以直接测量。光的干涉测量法：光的干涉法装置是利用迈克尔逊干涉光路。以测量金属线胀系数为例，将恒温加热器固定在升降架上，待测金属棒放人恒温加热器中，温度设定好，将迈克尔逊干涉仪的动镜与丝杆脱开并调节好它的位置，打开氦氖激光器，调节使观察屏上出现清晰的比较稀疏的干涉圆环，白色磁管一端固定在动镜底座上。另一端紧贴金属棒。当温度升高时，金属棒伸长推动动镜移动，使干涉条纹发生变化，测出干涉条纹的变化数就可以计算出相应的金属棒受热时的微小伸长量，从而测出待测金属棒的线胀系数。光的衍射测量法：光的衍射法是根据衍射条纹的间距与缝宽之间的关
11、系。将单缝裴置夹在固定架上，恒温加热器仍然固定的升降架上，待测金属棒放人恒温加热器中，将温度设定好，调节好单缝的起始宽度，磁管一端固定在单缝的活动块上，另一端紧贴待测金属棒，观察屏放在离狭缝1m处，激光垂直人射狭缝和观察屏。当待测金属棒温度升高时磁管推动单缝活动块移动，狭缝宽度变小，衍射条纹的间距增大，通过测量衍射条纹的间距，再根据衍射条纹的间距与缝宽之间的关系求出温度变化时待测金属受热伸长的微小长度变化量，从而计算出待测金属的线胀系数。在不同的实验中，可以根据具体需要选择不同的测量方法。-4-5、结语实验是一个实际操作与理论相融合的过程，实验中的一些特殊方法很巧妙，也很实用，因此在具体实践过
12、程中，我们应该谨慎选择，精准实施，力求将实验方法发挥到极致，保证实验结果的精准性。参考文献：1.杨述武普通物理实验(一)XX2.范利平采用千分表法测量金属的线胀系数期刊论文-大学物理XX(02)3.花世群光的干涉法测量金属线胀系数期刊论文-光学技术XX(27)4.郑光平;李锐锋单缝衍射测量金属线胀系数期刊论文-物理实验XX(09)-5-大学物理实验教案实验目的：1掌握游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和使用方法。2根据仪器的精度和有效数字的定义，正确记录原始数据。3掌握直接测量和间接测量的数据处理方法，并用不确定度报告测量结果。实验仪器：游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜、滚珠、圆管、毛
13、细管、铝块。实验原理：1游标卡尺普通测长度的尺子其准确度有一定的局限性，主要是由于其分度值较大。例如米尺的分度值为1mm而不能更小，否则，刻度线太密将无法区分。为此，在主尺上装一个能够沿主尺滑动的带有刻度的副尺，称为游标，这样的装置称为游标卡尺。游标卡尺的结构如图1所示。主尺D是一根钢制的毫米分度尺，主尺头上附有钳口A和刀口A，游标E上附有钳口B、刀口B和尾尺C，可沿主尺滑动。螺丝F可将游标固定在主尺上，当钳口AB密接时，则刀口AB对齐，尾尺C和主尺尾部也对齐，主尺上的0线与游标上的0线重合。图1游标卡尺钳口AB用来测物体的长度及外径，刀口AB用来测物体的内径，而尾尺C则用来测物体的深度。它们
14、的读数值，都是表示游标的0线与主尺的0线之间的距离。游标卡尺的规格有多种，其精密程度各不相同，但不论哪一种，它的原理和读数方法都是一样的。常用游标尺的设计，在游标尺上刻有m个分格，游标上m个分格的总长，正好与主尺上个分格的总长相等，如果用y表示主尺上最小分格的长度，x表示游标上每一小格的长度，则(m1)y=mx所以，主尺与游标上每个分格长度的差值是y?x?ym这个量就是游标卡尺的分度值。通常主尺最小分格y都为1mm，因此，游标的分格数越多，分度值就越小，卡尺的精密度就越高。常用的游标卡尺的分度值有、三种。利用游标卡尺测物体的长度时，把物体放于钳口之间，游标右移。游标0线对准主尺上某一位置，毫米以上整数部分l0可以从主尺上直接读出，毫米以下部分l从副尺上读出。2螺旋测微计螺旋测微计是比游标卡尺更精密的长度测量仪器，多用于测量小球和金属丝的直径或平板厚度。常用的一种螺旋测微计测量范围025mm，分度值。螺旋测微计的结构如图2所示，主要部分是在固定套管上有一个微动螺杆，螺距，因此，当螺杆旋转一周时，它沿轴线方向前进或后退,此距离在固定套管的标尺上显示为一个分格。螺旋杆是和螺旋柄相连，柄上附有沿圆周的刻度，即副尺，共有50个等分格
