實驗一長度的測量

1、大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模?1.1.掌握鋼板尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的測量原掌握鋼板尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的測量原理及正確使用方法。理及正確使用方法。 2.2.運用誤差知識，合理選擇測量儀器。運用誤差知識，合理選擇測量儀器。 3.3.掌握不確定度和有效位數(shù)的概念，學(xué)會正確記掌握不確定度和有效位數(shù)的概念，學(xué)會正確記錄和處理數(shù)據(jù)。錄和處理數(shù)據(jù)。大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量最小刻度為毫米的鋼最小刻度為毫米的鋼 直尺

2、（或鋼卷尺）直尺（或鋼卷尺）游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺螺旋測微器螺旋測微器鐵板條鐵板條(被測物被測物)儀器與器材儀器與器材：大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量 實驗儀器介紹實驗儀器介紹 刻度尺是一種最簡單的測長儀器，一般分度值為刻度尺是一種最簡單的測長儀器，一般分度值為1mm,1mm,標(biāo)度單位為標(biāo)度單位為cm,cm,讀數(shù)時可以準(zhǔn)確讀到讀數(shù)時可以準(zhǔn)確讀到mmmm位，位，mmmm位以下的位以下的十分之一十分之一mmmm位是憑眼睛估讀位。位是憑眼睛估讀位。 使用注意事項：使用注意事項： 1.1.盡量使待測物貼近刻度尺的刻度線，讀數(shù)時視線要盡量使待測物貼近刻度尺的刻

3、度線，讀數(shù)時視線要垂直刻度尺。垂直刻度尺。 2.2.一般不要用刻度尺的端點作為測量的起點，因為端一般不要用刻度尺的端點作為測量的起點，因為端邊易受磨損而給測量帶來誤差。這時可以在刻度尺上邊易受磨損而給測量帶來誤差。這時可以在刻度尺上任選一刻度線作為測量的起點線。任選一刻度線作為測量的起點線。 3.3.刻度尺的刻度可能不夠均勻，在測量時要選取不同刻度尺的刻度可能不夠均勻，在測量時要選取不同起點進行多次測量，然后取平均值。起點進行多次測量，然后取平均值。大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 4.要學(xué)會正確讀數(shù)和記錄的方法。當(dāng)被測長度要學(xué)會正確讀數(shù)和記錄的方法。當(dāng)被測長度的一

4、端和刻度尺零刻度線對齊，另一端位于兩的一端和刻度尺零刻度線對齊，另一端位于兩個最小刻度之間時，只能用眼睛估讀，因而是個最小刻度之間時，只能用眼睛估讀，因而是不準(zhǔn)確的，記錄的數(shù)字要比刻度尺的最小刻度不準(zhǔn)確的，記錄的數(shù)字要比刻度尺的最小刻度的示數(shù)多一位。的示數(shù)多一位。012456678678ABCD012012456456長度的測量長度的測量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量游標(biāo)卡尺是由毫米分度值的主尺和一段能滑動的游游標(biāo)卡尺是由毫米分度值的主尺和一段能滑動的游標(biāo)副尺構(gòu)成，它能夠把標(biāo)副尺構(gòu)成，它能夠把mm位下一位的讀數(shù)較準(zhǔn)確位下一位的讀數(shù)較準(zhǔn)確地讀出來

5、地讀出來,因而是比鋼尺更準(zhǔn)確的測量儀器。游標(biāo)卡因而是比鋼尺更準(zhǔn)確的測量儀器。游標(biāo)卡尺可以用來測量尺可以用來測量長度、孔深及圓筒的內(nèi)徑、外徑長度、孔深及圓筒的內(nèi)徑、外徑等等幾何量。幾何量。游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺:大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院三用游標(biāo)卡尺示意圖三用游標(biāo)卡尺示意圖大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量1讀數(shù)原理：讀數(shù)原理： 游標(biāo)副尺上有游標(biāo)副尺上有n個分格，它和主尺上的（個分格，它和主尺上的（n-1）個）個分格的總長度相等，一般主尺上每一分格的長度為分格的總長度相等，一般主尺上每一分格的長度為1mm,設(shè)游標(biāo)上每一個分

6、格的長度為設(shè)游標(biāo)上每一個分格的長度為x,則有則有nx=n-1,主主尺上每一分格與游標(biāo)上每一分格的差值為尺上每一分格與游標(biāo)上每一分格的差值為1-x=1/n(mm)，因而，因而1/n(mm)是游標(biāo)卡尺的最小讀數(shù)，是游標(biāo)卡尺的最小讀數(shù)，即游標(biāo)卡尺的分度值。若游標(biāo)上有即游標(biāo)卡尺的分度值。若游標(biāo)上有20個分格，則該游個分格，則該游標(biāo)卡尺的分度值為標(biāo)卡尺的分度值為1/20=0.05mm,這種游標(biāo)卡尺稱為這種游標(biāo)卡尺稱為20分游標(biāo)卡尺；若游標(biāo)上有分游標(biāo)卡尺；若游標(biāo)上有50個分格，其分度值為個分格，其分度值為1/50=0.02mm，稱這種游標(biāo)卡尺為，稱這種游標(biāo)卡尺為50分游標(biāo)卡尺。分游標(biāo)卡尺。游標(biāo)卡尺的儀器誤

7、差：游標(biāo)卡尺的儀器誤差： 一般取游標(biāo)卡尺的最小分度值為其儀器誤差。一般取游標(biāo)卡尺的最小分度值為其儀器誤差。大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量2讀數(shù)方法：讀數(shù)方法： 從游標(biāo)卡尺的主尺上準(zhǔn)確讀出從游標(biāo)卡尺的主尺上準(zhǔn)確讀出mm位，在副尺上位，在副尺上讀出小于讀出小于mm位的尾數(shù)，以位的尾數(shù)，以20分游標(biāo)卡尺為例，游標(biāo)分游標(biāo)卡尺為例，游標(biāo)卡尺腳卡著待測物后，從游標(biāo)零刻線以左主尺上讀出卡尺腳卡著待測物后，從游標(biāo)零刻線以左主尺上讀出測量長度的整測量長度的整mm數(shù)數(shù)L0，若副尺上的第，若副尺上的第N格與主尺上格與主尺上的某一格對齊，的某一格對齊， 則副尺的讀數(shù)取

8、為則副尺的讀數(shù)取為L，其值為，其值為0.05N。主副尺讀數(shù)之和即是測量值。主副尺讀數(shù)之和即是測量值。 L = L0 + L大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量Y=100mm+370.02mm=100.74mm大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量3注意事項：注意事項： （1）測量之前應(yīng)檢查游標(biāo)卡尺的初讀數(shù)，看主副尺的零刻）測量之前應(yīng)檢查游標(biāo)卡尺的初讀數(shù)，看主副尺的零刻度線是否對齊，若沒有對齊，須記下初讀數(shù)，以便對測量度線是否對齊，若沒有對齊，須記下初讀數(shù)，以便對測量值進行修正。兩量爪并攏時，若游標(biāo)的值進行修正

9、。兩量爪并攏時，若游標(biāo)的“0”線在主尺線在主尺“0”線的右方，即待測物長度為零時，而卡尺讀數(shù)不為零，此線的右方，即待測物長度為零時，而卡尺讀數(shù)不為零，此時的初讀數(shù)記為正值；兩量爪并攏時，若游標(biāo)的時的初讀數(shù)記為正值；兩量爪并攏時，若游標(biāo)的“0”線在線在主尺主尺“0”線的左方，即待測物長度不為零時，而卡尺讀數(shù)線的左方，即待測物長度不為零時，而卡尺讀數(shù)為零，此時的初讀數(shù)記為負值，且在游標(biāo)上讀數(shù)時應(yīng)從右為零，此時的初讀數(shù)記為負值，且在游標(biāo)上讀數(shù)時應(yīng)從右端讀起。端讀起。 修正值修正值=測量值測量值-零點讀數(shù)零點讀數(shù)大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 (2)卡住被測物時，松緊要適

10、當(dāng)，不要用力過大，注意?？ㄗ”粶y物時，松緊要適當(dāng)，不要用力過大，注意保護游標(biāo)卡尺的刀口。護游標(biāo)卡尺的刀口。（3）測量圓筒內(nèi)徑時，要調(diào)整刀口位置，以便測出的是）測量圓筒內(nèi)徑時，要調(diào)整刀口位置，以便測出的是直徑而不是弦長。直徑而不是弦長。 （4）游標(biāo)卡尺上所標(biāo)度的讀數(shù)單位為）游標(biāo)卡尺上所標(biāo)度的讀數(shù)單位為mm。記錄測量結(jié)。記錄測量結(jié)果時，注意使用不同單位所對應(yīng)的數(shù)值小數(shù)點后數(shù)值果時，注意使用不同單位所對應(yīng)的數(shù)值小數(shù)點后數(shù)值的位數(shù)。被測物的長度等于主尺刻度加副尺刻度。的位數(shù)。被測物的長度等于主尺刻度加副尺刻度。長度的測量長度的測量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院螺旋測微器

11、螺旋測微器（又稱千分尺），外形與結(jié)構(gòu)如圖所示。長度的測量長度的測量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 螺母套管螺母套管B、固定套管、固定套管D和測砧和測砧E都固定在尺都固定在尺架架G上。上。D上刻有主尺，主尺上有一條橫線上刻有主尺，主尺上有一條橫線(稱為稱為讀數(shù)準(zhǔn)線讀數(shù)準(zhǔn)線)，橫線上方刻有表示毫米數(shù)的刻線，橫線上方刻有表示毫米數(shù)的刻線，橫線下方刻有表示半毫米的刻線。測微螺桿橫線下方刻有表示半毫米的刻線。測微螺桿A和和微分筒微分筒C、棘輪旋柄、棘輪旋柄 K連在一起。微分筒的刻度連在一起。微分筒的刻度通常一圈為通常一圈為50分度，也有分度，也有25分度和分度和100分度的

12、，分度的，它是依據(jù)螺旋放大的原理制成的。它是依據(jù)螺旋放大的原理制成的。大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 現(xiàn)以現(xiàn)以50分度為例：它主要部分為一個螺距為分度為例：它主要部分為一個螺距為0.5mm 的微動螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，當(dāng)微動螺桿旋轉(zhuǎn)時，的微動螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，當(dāng)微動螺桿旋轉(zhuǎn)時，帶有刻度的螺帽也跟隨螺桿一起轉(zhuǎn)動一周，螺桿便沿帶有刻度的螺帽也跟隨螺桿一起轉(zhuǎn)動一周，螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進或后退一個螺距的距離，沿軸線著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進或后退一個螺距的距離，沿軸線方向的微小移動距離，就能用旋轉(zhuǎn)螺帽上的讀數(shù)表示方向的微小移動距離，就能用旋轉(zhuǎn)螺帽上的讀數(shù)表示出來。螺旋測

13、微器的精密螺紋的螺距是出來。螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5 mm，旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)螺帽有螺帽有50個等分刻度，因此旋轉(zhuǎn)螺帽每旋轉(zhuǎn)一小格，個等分刻度，因此旋轉(zhuǎn)螺帽每旋轉(zhuǎn)一小格，相當(dāng)于測微螺桿前進或后退相當(dāng)于測微螺桿前進或后退0.5/50=0.01 mm?？梢?，。可見，轉(zhuǎn)動螺帽的每一小格表示轉(zhuǎn)動螺帽的每一小格表示0.01mm，所以螺旋測微器可，所以螺旋測微器可準(zhǔn)確到準(zhǔn)確到0.01mm。由于還能再估讀一位，可讀到毫米的。由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位。千分位。長度的測量長度的測量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院螺旋測微器的讀數(shù)圖螺旋測微器的讀數(shù)圖 測量時應(yīng)注意螺桿主

14、尺上的讀數(shù)是否超過測量時應(yīng)注意螺桿主尺上的讀數(shù)是否超過0.5mm， 圖中圖中c應(yīng)讀作應(yīng)讀作5.155mm，圖中，圖中d的讀數(shù)為的讀數(shù)為5.655mm。 螺旋測微器的儀器誤差為：螺旋測微器的儀器誤差為：0.004mm長度的測量長度的測量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院注意事項：注意事項： （1）記錄初讀數(shù)，并對測量數(shù)據(jù)作零點修正。螺旋測）記錄初讀數(shù)，并對測量數(shù)據(jù)作零點修正。螺旋測微器的零點可以調(diào)整，各種螺旋測微器的零點調(diào)整方微器的零點可以調(diào)整，各種螺旋測微器的零點調(diào)整方法不同，可見儀器說明書。測物螺桿和測砧并攏時，法不同，可見儀器說明書。測物螺桿和測砧并攏時，若微分筒

15、的若微分筒的“0”線在固定標(biāo)尺的線在固定標(biāo)尺的“0”線的下方，即待線的下方，即待測物長度為零時，而螺旋測微器讀數(shù)不為零，此時的測物長度為零時，而螺旋測微器讀數(shù)不為零，此時的初讀數(shù)記為正值；測物螺桿和測砧并攏時，若微分筒初讀數(shù)記為正值；測物螺桿和測砧并攏時，若微分筒的的“0”線在固定標(biāo)尺線在固定標(biāo)尺 “0”線的上方，即待測物長度不線的上方，即待測物長度不為時，而螺旋測微器讀數(shù)為零，此時的初讀數(shù)記為負為時，而螺旋測微器讀數(shù)為零，此時的初讀數(shù)記為負值，且在微分筒上讀數(shù)時應(yīng)從值，且在微分筒上讀數(shù)時應(yīng)從“0”線開始向下讀起。線開始向下讀起。 修正值修正值=測量值測量值-零點讀數(shù)零點讀數(shù)長度的測量長度的測

16、量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 初讀數(shù)如圖所示：初讀數(shù)如圖所示： 初讀數(shù)示例初讀數(shù)示例 長度的測量長度的測量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 （2）記錄初讀數(shù)及將待測物體夾緊測量時，應(yīng)記錄初讀數(shù)及將待測物體夾緊測量時，應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動輕輕轉(zhuǎn)動棘輪旋柄推進螺桿，不要直接旋轉(zhuǎn)螺棘輪旋柄推進螺桿，不要直接旋轉(zhuǎn)螺旋柄，以免加得太緊，影響測量結(jié)果及損壞儀旋柄，以免加得太緊，影響測量結(jié)果及損壞儀器器。轉(zhuǎn)動小棘輪時，只要聽到發(fā)出喀喀的聲音，。轉(zhuǎn)動小棘輪時，只要聽到發(fā)出喀喀的聲音，就不要再推進螺桿，即可讀數(shù)。就不要再推進螺桿，即可讀數(shù)。 （3）因為微動螺桿

17、的螺距為因為微動螺桿的螺距為0.5mm0.5mm，固定標(biāo)尺，固定標(biāo)尺上標(biāo)度數(shù)值單位為上標(biāo)度數(shù)值單位為1mm1mm，為清楚起見，固定標(biāo)尺，為清楚起見，固定標(biāo)尺下別還有一行半刻線。下別還有一行半刻線。測量時應(yīng)注意螺桿主尺測量時應(yīng)注意螺桿主尺上的讀數(shù)是否超過上的讀數(shù)是否超過0.5mm。長度的測量長度的測量大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量實驗方法與步驟實驗方法與步驟大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量1用刻度尺粗測鐵板條量的長用刻度尺粗測鐵板條量的長a、寬、寬b、厚、厚d，并記錄測量結(jié)果。并記錄測量結(jié)果。l 根

18、據(jù)測量結(jié)果要求按照誤差分配的等分原則根據(jù)測量結(jié)果要求按照誤差分配的等分原則,確確定測量長、寬、厚應(yīng)該選擇的儀器。定測量長、寬、厚應(yīng)該選擇的儀器。l 方法：如方法：如%6 . 0dUbUaUVUdbaV %2 . 0aUa%2 .0bbU%2 .0cUc%2 . 03aa儀 %2 . 03bb儀 %2 . 03dd儀大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量2對比刻度尺、游標(biāo)卡尺和螺旋測微對比刻度尺、游標(biāo)卡尺和螺旋測微器，指出其最小刻度或測量能達到的準(zhǔn)器，指出其最小刻度或測量能達到的準(zhǔn)確度。確定長、寬、厚所選用的測量儀確度。確定長、寬、厚所選用的測量儀器。器

19、。 結(jié)論：長度測量的準(zhǔn)確度由測量工具的結(jié)論：長度測量的準(zhǔn)確度由測量工具的最小刻度決定，應(yīng)根據(jù)測量的準(zhǔn)確度要最小刻度決定，應(yīng)根據(jù)測量的準(zhǔn)確度要求，選用適當(dāng)?shù)臏y量工具或其他測量方求，選用適當(dāng)?shù)臏y量工具或其他測量方法。法。大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量3觀察刻度尺的零點、量程、最小刻度、觀察刻度尺的零點、量程、最小刻度、儀器誤差及零點讀數(shù)，并填入表格。儀器誤差及零點讀數(shù)，并填入表格。儀器名稱儀器名稱量程量程 分度值分度值最大儀器最大儀器允許誤差允許誤差零點讀數(shù)零點讀數(shù)鋼板尺鋼板尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺螺旋測微器螺旋測微器物理天平物理天平大學(xué)物理實驗大學(xué)物理

20、實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量4用刻度尺測待測物長度、游標(biāo)卡尺測待用刻度尺測待測物長度、游標(biāo)卡尺測待測物寬度和螺旋測微器測待測物厚度，各取測物寬度和螺旋測微器測待測物厚度，各取不同位置測不同位置測5次，記錄測量讀數(shù)填入表中，次，記錄測量讀數(shù)填入表中，計算各量的平均值和修正值，計算各次測量計算各量的平均值和修正值，計算各次測量的偏差。的偏差。l計算各測量量的標(biāo)準(zhǔn)偏差、計算各測量量的標(biāo)準(zhǔn)偏差、A類不確定度、類不確定度、B類不確定度及總不確定度。類不確定度及總不確定度。l計算鐵板條的體積、相對不確定度、絕對計算鐵板條的體積、相對不確定度、絕對不確定度，正確表示測量量體積

21、的測量結(jié)果。不確定度，正確表示測量量體積的測量結(jié)果。測量結(jié)果的不確定度是否滿足小于測量結(jié)果的不確定度是否滿足小于0.6%的的要求？如不滿足，分析其原因。要求？如不滿足，分析其原因。大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量 項目次數(shù)i 長度a（cm） 寬度b（cm） 厚度d（cm） ai vai bi vbi di vdi 1 2 3 4 5平均值修正值讀數(shù)時應(yīng)讀到儀器誤差所在位大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院長度的測量長度的測量數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)處理中凡是有公式的地方都必須代入數(shù)凡是有公式的地方都必須代入數(shù)據(jù)進行計算，否則實驗報告數(shù)據(jù)處理部分為據(jù)進行計算，否則實驗報告數(shù)據(jù)處理部分為0分。分。先求長度先求長度a （將測量數(shù)據(jù)代入各公式中算出結(jié)果）（將測量數(shù)據(jù)代入各公式中算出結(jié)果）1.求測量數(shù)據(jù)的平均測量值求測量數(shù)據(jù)的平均測量值2.計算標(biāo)準(zhǔn)差計