4长度的测量和基本数据处理

【实验目的】

1、理解游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的原理，掌握它们的使用方法；

2、练习有效数字运算和误差处理的方法。

【实验仪器和用品】

游标卡尺（0—125mm，0.02mm）、螺旋测微计（0—25mm，0.01mm）、移测显微镜（JCD3，0.01mm）、空心圆管、小钢球、坐标纸。

【实验原理】

1、游标卡尺的构造原理及读数方法

游标卡尺分主尺和游标（副尺）两部分。主尺上刻有标准刻度125mm。游标上均匀刻有50个分度，总长度为49mm，游标上50个分度比标准的50mm短1mm，1个分度比标准的1mm短mm，即0.02mm，这0.02mm就是游标卡尺的最小分度值（即精度）。游标卡尺的卡口合并时，游标零线与主尺零线恰好对齐。卡口间放上被测物时，以游标零线为起点往前看，观察主尺上的读数是多少。假设读数是Xmm多一点，这“多一点”肯定不足1mm，要从游标上读。此时，从游标上找出与主尺上某刻度最对齐的一条刻度线，设是第n条，则这“多一点”的长度应等于0.02nmm，被测物的总长度应为L=(x+0.02n)mm。用这种规格的游标卡尺测量物体的长度时，以“mm”为单位，小数点后必有两位，且末位数必为偶数。游标上每5小格标明为1大格，每小格读数作0.02mm，每大格就应读作0.10mm。从游标零线起往后，依次读作0.02mm，0.04mm，0.06mm，……直至第5小格即第1大格读作0.10mm。

再往后，依次读作0.12mm，0.14mm，0.16mm，……直至第2大格读作0.20mm。后面的读数依此类推。游标卡尺不需往下估读。如图1-5应读作61.36mm或6.136cm

2、螺旋测微器的构造原理及读数方法

螺旋测微计主要由弓形体、固定套筒和活动套筒（微分套筒）三部分构成。螺旋测微计的测微原理是机械放大法。固定套筒上有一条水平拱线叫读数基线。基线上边是毫米刻度线，下边是半毫米刻度线。螺旋测微计的螺距是0.5mm，活动套筒每转动一周，螺杆就前进或者后退0.5mm。活动套筒的边缘上均匀刻有50个分度，每转动一个分度，螺杆就前进或者后退mm即0.01mm。这0.01mm就是螺旋测微计的最小分度值（即精度）。实际测量时，分度线不一定正好与读数基线对齐，因此还必须往下估读到0.001mm。可见，用螺旋测微计测量物体的长度时,以“mm”为单位，小数点后必有三位。读数时，先从固定套筒上读出大于半毫米的大数部分，再从活动套筒的边缘上读出小于半毫米的部分，二者之和就是被测物体的总长度。这其中一定要注意观察半毫米刻度线是否露出来了。如图1-6(a)应读作5.272mm，图1-6(b)应读作5.772mm.

  

使用螺旋测微计之前，必须先检查零点读数。先转动大棘轮使螺杆前进，当螺杆快要接触测砧时就应转动后面的小棘轮，听到“嗒嗒”声立即停止。如果此时活动套筒上的零线正好对齐读数基线，零点读数就记作0.000mm，如果零线在读数基线以上，零点读数记作负，反之为正。每一次测量的直接读数减去零点读数才是真正的测量值，即测量值=直接读数－零点读数。例如零点读数是-0.002mm，直接读数是5.272mm，则测量值=5.272-（-0.002）=5.274（mm）。

3、读数显微镜的构造原理及读数方法

读数显微镜是将显微镜与螺旋测微计结合起来的长度精密测量仪器。其测微原理是光学放大法和机械放大法的综合。活动螺杆与显微镜筒通过螺旋相互啮合，转动活动螺杆右端的鼓轮，就可以使显微镜左右平移。测微螺旋的螺距为1mm，鼓轮边缘上均匀刻有100个分度，每转动一个分度镜筒就向左或向右平移0.01mm。所以读数显微镜的最小分度值也是0.01mm，读数时也要往下估读到0.001mm。具体测量步骤是：（1）调节目镜，看到清晰的十字叉丝，并将叉丝调正；（2）将被测物平放到载物台上，并在镜筒的正下方，使被测长度的方向与镜筒平移的方向平行，然后调节镜筒升降旋钮，使镜筒缓慢的上升或下降，进行调焦，直到看清物体的像，无视差；（3）转动鼓轮，平移镜筒，当叉丝的竖丝与物像的始端相切时，记下初读数X1，读数方法如图1-7（a）和1-7（b）所示。

继续沿同一方向平移镜筒，当竖丝与物像的末端相切时，记下末读数，则待测长度；（4）读数时，从固定刻度上读出大于1mm部分，从鼓轮边缘上读出小于1mm的部分，二者之和就是X1或X2的值。

测量时应注意的问题是，两次读数时镜筒必须是向同一个方向平移，不得移过了头又移回来，这样会产生空程误差。如果不小心移过了头，必须多往回退一些距离，再重新沿原方向平移，对准被测点。

如果简单地概括读数显微镜的原理和使用方法，就是“综合放大，同向平移，求差”

【实验内容与要求】

1、用读数显微镜测量坐标纸上最小格子的间距，重复测量6次。

2、用螺旋测微计测量小钢球的直径，沿不同径向测6次（注意：使用前应记录螺旋侧微计的零点读数）

3、用游标卡尺测量空心圆管的外径、内径和高，重复测量6次。

4、计算坐标纸上最小格子的间距和不确定度。

5、计算钢球的体积和不确定度。

6、计算空心圆管的体积和不确定度。

【实验注意事项】

1、注意保护游标卡尺的卡口不被磨损，轻轻卡住即可读数，不能将被测物在卡口内移动，不能跌。

2、使用螺旋测微计时，当螺杆与被测物相距较近时就要转动尾部的小棘轮，听到“嗒嗒”声应立即停止。实验结束时，螺杆和测砧之间应留有小缝隙，不能拧死，以防热膨胀压坏精密螺丝。

3、使用移测显微镜时，同一组读数应为沿同一方向平移读得的结果，否则会产生空程误差。镜头不能用手触摸。调焦时上、下移动筒一定缓慢，千万不能压坏物镜或被测物。

【数据记录与处理】

表一  坐标纸最小格子的测量        读数显微镜的仪器误差

=       

=       

=       

=       

=        mm

表二  钢球直径的测量    仪器误差△=0.004     零点读数    

=     

=     

=        

  表三  圆管体积的测量       游标卡尺的仪器误差△=0.02。

=       

= ________，

结果=_____±______  

【思考题】

1、10分度和20分度的游标卡尺，最小分度值分别是多大？读数的末位有什么样的特点？

2、比较一下游标卡尺和螺旋测微计，二者的读数方法有什么不同？

第二篇：预习报告长度测量

肇   庆   学   院

电子信息与机电工程学院普通物理实验  课  实验预习报告

07级  机械(1)  班  2B  组   实验合作者##  实验日期  20##年5月16日

姓名:##  学号   29号    老师评定                          

实验题目   长度测量

4、用螺旋测微器（外径用千分尺）测量大小两铁球的直径。

记下外径千分尺的量程和最小分度值，外径千分尺校零：松开锁紧装置，使测量轴与砚台刚好接触并听到“卡、卡、卡”三声响即停止，读取此时的示值，即为零点校准值，记为D初，用外径千分尺测出大小两铁球的直径，在六个不同部位测六次取其平均数值。

注意：写实验预习报告必须用专用的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。

实验预习报告评分标准

实验预习报告扣分标准

打印的预习报告如果完全按老师提供的模板打印，没有任何修改的，只给40分的预习成绩。

注意事项：实验预习报告上的实验仪器只需写上标题、画出记录表格，到实验室才把要填内容对着仪器记录好。不能在来实验室前把所使用的仪器名称及型号规格提前写好，如提前写的扣5分，打印的预习报告或实验报告都不能打印出老师发下资料的提示注意事项的内容，如有则扣10分，预习报告或实验报告无需画仪器的图片及相片，如果是打印的有仪器的图片及相片扣10分，实验步骤上只需要写出实验的内容标题即可，无需写太详细的操作细节内容，如果把老师提供的资料的详细操作细节不加修改的抄到预习报告或实验报告的，扣5分，

如果同学们需要把老师发下去的仪器相片、注意事项提示和操作的细节内容打印出来看的话，则应另存再打印，而且几个人合着使用一份即可，每个实验全班约打印六、七份左右，然后互相传递着看是非常好的。