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1、-基本长度的测量 实验目的 1.掌握游标和螺旋测微装置的原理，学会游标卡尺和螺旋测微器的正确使用 2学习记录测量数据（原始数据）、掌握数据处理及不确定度的估算和实验结果表示的方法。实验原理 1、游标卡尺构造及读数原理 游标卡尺主要由两部分构成，如(图 21)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 21 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（1N）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 aNNb)1(（2.1）则主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或
2、游标的最小分度值）是：11NabaaaNN（2.2）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 27。五十分游标的精度值=002mm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 lkan（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*一条线重合，1mma。图 28 所示的情况，即21.58mm
3、l。图 28-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10lll。其中，1l为未作零点修正前的读数值，0l为零点读数。0l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29 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 29 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0.5m
4、m。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 210 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 211(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 21
5、1 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。数据处理：1、用千分尺侧小钢球直径 根据测量原始数据，得小钢球直径测量值，数据如下表：测量次数 1 2 3 4 5 6 7/mmiD 9.515 9.514 9.518 9.516 9.515 9.513 9.517 D的
6、测量值为：A 类不确定度为：0007.0)515.9517.9()515.9514.9()515.9515.9(421)()17(71222712iiDDDB 类不确定度为：总的不确定度DU 钢球直径D测量结果：2、用游标卡尺测量空心圆柱体的体积 根据测量原始数据记录，整理数据如下表：测量次数 外直径D（mm）内直径d（mm）高H（mm）1 10.96 6.58 80.28 2 11.00 6.60 80.30 3 11.02 6.58 80.26 4 10.98 6.56 80.28 5 10.98 6.58 80.28 6 10.96 6.56 80.26 平均 10.98D 58.6d 80.28H D的 A 类不确定度为：同理：D的总的不确定度为：同理：014.0dU 0066.0)()16(61612iiddd0045.0)()16(61612iiHHH-空心圆柱体的体积V为：V的不确定度 根据：HdDVln)ln(4lnln22 有：222lndDDDV；222lndDddV；HHV1ln 空心圆柱体的体积测量结果：注：实验室条件：1、温度：25.0；2、大气压强：759mmHg；3、湿度：65%