長(zhǎng)度測(cè)量與數(shù)據(jù)處理練習(xí)

1、©旗御援上烷2尊HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目:長(zhǎng)度測(cè)量與數(shù)據(jù)處理練習(xí)姓名1:張志林物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)題目：長(zhǎng)度測(cè)量與數(shù)據(jù)處理練習(xí)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)中正確讀數(shù)、記錄和處理數(shù)據(jù)；2. 學(xué)習(xí)游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微計(jì)的原理和使用。三、實(shí)驗(yàn)儀器：米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)、空心圓柱體、小鋼球。四、 實(shí)驗(yàn)原理(原理圖、公式推導(dǎo)和文字說(shuō)明)：常用測(cè)量長(zhǎng)度的儀器有米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)和讀數(shù)顯微鏡。表征 這些儀器規(guī)格的主要指標(biāo)為量程和分度值。量程表示儀器能夠測(cè)量到的最大范 圍；分度值表示儀器可以準(zhǔn)確讀到的最小數(shù)值。一般說(shuō)，分度

2、值越小，儀器的 精度越高。如普通米尺的分度值是 1 mm，毫米以下的一位只能憑個(gè)人的視力 和“感覺(jué)”估計(jì)。為了提高精度，可以在米尺上附加一個(gè)能夠沿主尺滑動(dòng)的游 尺，構(gòu)成游標(biāo)卡尺，從而減小分度值。1. 米尺米尺是長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器中最基本的儀器，通常用來(lái)進(jìn)行精度要求并不很高的 長(zhǎng)度測(cè)量。若米尺的分度值為1 mm,則用米尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，可準(zhǔn)確到毫米這一位，毫米以下的一位，則靠估計(jì)。例如，用米尺測(cè)量一個(gè)物體的長(zhǎng)度l=AB，如圖1所示。/ ioISI(ill.丄iLiihhiii iiii L.111.111 Lil.丄il丄hi米尺的讀數(shù)A點(diǎn)位置的讀數(shù)是9.50 cm, B點(diǎn)位置的讀數(shù)是12.63 cm,則

3、1=12.63-9.50=3.13 cm。2. 游標(biāo)卡尺(1) 分度值分度值i始終等于a/n，它只與游標(biāo)的分度數(shù)(格數(shù))n和主尺的最小分度a 有關(guān)。在a一定的情況下，游標(biāo)的格數(shù)n越多，游標(biāo)卡尺的分度值i就越小， 游標(biāo)卡尺的精度也越高。由于儀器結(jié)構(gòu)和視覺(jué)分辨能力的限制，游標(biāo)卡尺的分 度值最小為0. 02 mm。(2) 讀數(shù)規(guī)則先讀出游標(biāo)零線(xiàn)前主尺的讀數(shù)Io,再看游標(biāo)尺上的第k條刻線(xiàn)與主尺的某 線(xiàn)對(duì)齊（或最接近對(duì)齊），然后用k乘游標(biāo)的分度值i，再與主尺讀數(shù)Io相加，即 為測(cè)量的長(zhǎng)度I。丄尺(111,11 IIIIlliIII2 |fllll25 5ftlll|llllLl=l o+ki直接讀數(shù)1=

4、0.25 mm二十分游標(biāo)示數(shù)3. 螺旋測(cè)微計(jì)螺旋測(cè)微計(jì)，也稱(chēng)千分尺，通常用它測(cè)小球的直徑、金屬絲的直徑和薄板 的厚度等。構(gòu)造螺旋測(cè)微計(jì)的主要部分是測(cè)微螺旋。它由一根精密的測(cè)微螺桿和螺母套管 （其螺距是0.5 mm）組成，測(cè)微螺桿的后端還帶一個(gè)具有 50個(gè)分度的微分筒。 當(dāng)微分筒相對(duì)于螺母套管經(jīng)過(guò)1個(gè)分度時(shí)，測(cè)微螺桿就會(huì)前進(jìn)或后退1/50X 0. 5 mm（即0.01 mm）。因此，從微分筒轉(zhuǎn)過(guò)的刻度可以準(zhǔn)確地讀出測(cè)微螺桿沿軸線(xiàn) 移動(dòng)的微小長(zhǎng)度。為了讀出測(cè)微螺桿移動(dòng)的毫米數(shù)，在固定套管上刻有毫米分 度標(biāo)尺。測(cè)量測(cè)量物體時(shí)，應(yīng)先將測(cè)微螺桿退開(kāi)，把待測(cè)物體放在測(cè)量面之間，然后輕 轉(zhuǎn)棘輪，使測(cè)微螺桿和

5、砧臺(tái)的測(cè)量面剛好與物體接觸。這時(shí)，在固定套管的標(biāo) 尺上和微分筒錐面上的讀數(shù)就是待測(cè)物體的長(zhǎng)度。讀數(shù)時(shí)，應(yīng)從標(biāo)尺上讀整數(shù) 部分（讀到半毫米），從微分筒上讀小數(shù)部分（估計(jì)到最小分度的1/10,即1 %。 mm），然后兩者相加。讀數(shù):5. 383 mm螺旋測(cè)微計(jì)示數(shù)五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（整理表格、計(jì)算過(guò)程、結(jié)論）：1. 測(cè)空心圓柱體（表1、2）表1用米尺測(cè)空心圓柱體的數(shù)據(jù)記錄h12.9422.9532.9342.9452.94平均2.94S0.007表2用游標(biāo)卡尺測(cè)空心圓柱體的數(shù)據(jù)記錄AD 儀=0.005cm單位：cmD外D內(nèi)12.6002.23022.6102.23532.5952.23042.595

6、2.22552.5952.230平均2.5992.230S0.0100.002D外SD外D儀-0.0102 0.00520.01cmD內(nèi).S爲(wèi)D 儀J0.0022_0.00520.005cmV -( D外 D內(nèi))H4h ; S'D儀-0.0072 0.052 0.05cm(2.59922.2302) 2.944.11cm34dFdi）2（ D外）2（dFdt加2（存 H）22 2.5992 22.5992.23022 2)(0.010)2 2.230222.59922.23022 2)(0.005)2 2(2.94) (0.05)0.0919.1%34.11 9.1%0.4cmV V

7、V 4.10.4cm32. 用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)鋼球（表3）表3用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)鋼球的數(shù)據(jù)記錄零點(diǎn)讀數(shù)： 0.004mmAD儀=0.004mm單位：cmD10.793520.794130.793640.794050.793660.7941平均0.7938S0.0003D JsD 2D 儀 0.0006 cm333V -D (0.7938)0.2616cm6 6VV2lnVc 2 c D30.00060.00220.22%oDD0.793830.0006cm3V V V 0.26160.0006cm六、總結(jié)及可能性應(yīng)用(誤差分析、收獲、體會(huì)及本實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用) ： 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需特別注意各測(cè)量工具的正確使用方法。 用米尺測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)盡量減小視差，使待測(cè)物與米尺的刻度緊貼。(2)當(dāng)米尺的刻度由端邊開(kāi)始時(shí)，不要用米尺的端邊作為測(cè)量的起點(diǎn)，以免 由于米尺端邊的磨損給測(cè)量結(jié)果引入系統(tǒng)誤差。使用螺旋測(cè)微計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)記錄零點(diǎn)讀數(shù)。測(cè)微螺桿與砧臺(tái)接觸時(shí)，微分筒上的零線(xiàn)應(yīng)正好和固定 套筒上的橫線(xiàn)對(duì)