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实验1 长度测量
长度测量是最基本的测量之一,科学实验和生产实践中许多测量都与长度测量有关。不少定量的物理仪器,其标度均按一定长度来划分,比如,用温度计测温度和用电流表或电压表测电流或电压时,就是准确观测水银柱在温度标尺上的距离和电表指针在表头标尺上的距离来量度的。总之,长度测量是一切测量的基础,掌握长度测量的正确方法是非常重要的。长度测量的仪器和方法有多种多样,最基本的测量工具要算米尺、游标卡尺和螺旋测微计。如果所要测量的物体无法直接接触测量或物体的线度很小且测量要求准确度很高,则可用其它更精密的仪器(如读数显微镜)或其它更适合的测量方法。
【实验目的】
、游标卡尺、螺旋测微计的原理和使用方法。
、实验结果不确定度和有效数字的知识,熟悉数据记录、处理及测量结果表示的方法。
【实验原理】

长度的测量是最基本的测量,最常用的工具是刻度尺。

长度的国际单位是米(m),常用的单位有千米(Km),分米(dm)厘米(cm),毫米(mm)微米(μm)纳米(nm)
1Km = 1000 m 1m = 10 dm 1dm = 10 cm 1cm = 10 mm 1mm = 1000μm 1μm = 1000nm
长度的单位换算时, 小单位变大单位用除,大单位换小单位用乘

(1)使用前要注意观察零刻度线、量程、分度值
(2)使用时要注意
①尺子要沿着所测长度放,尺边对齐被测对象,必须放正重合,不能歪斜。
②不利用磨损的零刻度线,如因零刻线磨损而取另一整刻度线为零刻线的,切莫忘记最后读数中减掉所取代零刻线的刻度值。
③厚尺子要垂直放置
④读数时,视线应与尺面垂直

测量结果由数字和单位组成
(1) 只写数字而无单位的记录无意义
(2) 读数时,要估读到刻度尺分度值的下一位

测量值与真实值之间的差异
误差不能避免,能尽量减小,错误能够避免是不该发生的
减小误差的基本方法:多次测量求平均值,另外,选用精密仪器,改进测量方法也可以减小误差

(1)累积法
如测细金属丝直径或测纸张的厚度等
(2)卡尺法
(3)代替法

(1)游标卡尺的构造
游标是为了提高角度、长度微小量的测量精度而采用的一种读数装置。长度测量用的游标卡尺就是用游标原理制成的典型量具。游标卡尺的外形结构如图1所示。
图1游标卡尺的构造
当拉动尺框3时,两个量爪做相对移动而分离,其距离大小的数值从游标6和尺身2上读出。下量爪5用于测量各种外尺寸;刀口型量爪7用于测量深度不深于12mm的孔的直径和各种内尺寸;深度尺1固定在尺框(3)的背面,能随着尺框在尺身2的导槽(在尺身背面)内滑动,用于测量各种深度尺寸。测量时,尺身2的端面A为测定定位基准。
(2)游标卡尺的原理
游标量具由主尺(固定不动)和沿主尺滑动的游标组成。
主尺一格(两条相邻刻线间的距离)的宽度与游标一格的宽度之差,称为游标卡尺的分度值。目前,游标卡尺的主尺刻度为每格l,、
三种。把游标等分为十个分格,叫“十分游标”。图2是它的读数原理示意图。游标上的10个分格,其总长正好等于主尺的9个分格。主尺上一个分格是1,因此游标上10个分格的总长等于9, ,与主尺一格的宽度之差(游标分度值)。从图2(a)中两尺(游标尺和主尺)的“0”线对齐开始向右移动游标尺,,两尺上的第一条线对齐,两根“0”;,两尺的第二条线对齐,两条“0”。显而易见,,两尺的第九条线对齐,这时两条“0”,该值就是游标在该位置时主尺的小数值。可见,利用游标原理可以准确地判断游标的“0”线与主尺上刻线间相互错开的距离。该距离的大小,就是主尺的小数值。例如,当量爪5之间夹一纸片时,游标尺上第二条线与主尺第二条线对齐,。见图2(b)。
(a) (b)
图2 十分游标的主尺与游标尺
(3)游标卡尺的使用
游标尺的“0”线是毫米读数的基准。主尺上挨近游标“0”线左边最近的那根刻线的数字就是主尺的毫米值(整数值);然后,再看游标上哪一条线与主尺上的刻线对齐,将该线的序号乘游标分度值之积,就是主尺的小数值(也可在游标尺上直接读出)。将整数和小数相加,就是所求的数值,见图3。
1—代表整数; 2—代表小数
图3 游标卡尺的读数方法
读数时要注意,主尺上刻的数字是厘米数,例如主尺上刻13是表示13,即130;游标上刻的