基本长度测量密度测定实验报告.docx

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 2–1)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 2–1

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（ N 1 ）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

Nb ( N 1) a（2.1）那么主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）是：

N 11

（ 2.2）

a b a a a

N N

2-7

常用的游是五十分游( N =50) ，即主尺上 49 mm 与游上 50 格相当，2–7。五十分游的精度=0．02mm ．游上刻有 0、l、2、3、⋯、9，

以便于读数。

毫米以上的数要从游“ 0”刻度在主尺上的位置出，毫米以下的数由

游（副尺）出。

即：先从游卡尺“ 0”刻度在主尺的位置出毫米的整数位，再从游上

出毫米的小数位。

游卡尺量度l 的普遍表达式

l ka n（ 2.3）式中， k 是游的“0”刻度所在主尺刻度的整刻度（毫米）数，n是游的第

n 条与主尺的某一条重合， a 1mm 。 2–8 所示的情况，即l21.58mm 。

图2–8

在用游卡尺量之前，先把量爪 A、B 合，游的“0”刻度是否与主尺的“0 ”刻度重合。如不重合，下零点数，加以修正，即待量

l l1l 0。其中， l1未作零点修正前的数，l0零点数。 l0可以正，也

可以。

使用游卡尺，可

.

一手拿物体，另一手持尺，如图 2–9 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2–9

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0.5mm。

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 2–10

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 2–11(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 2–11

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1234567

D i /mm9.5159.5149.5189.5169.5159.5139.517

D的测量值为：

D17D i 1

(9.515 9.5149.517) 9.515 mm

7i 17

A类不确定度为：

17

D

71) i ( D i D ) 2

(71

1(9.5159.515 ) 2(9.514 9.515 ) 2(9.517 9.515) 20.0007 42

B类不确定度为：

U B仪0.004

0.0023

33

总的不确定度 U D

U

DD

2

U B20.000720.002320.003钢球直径 D 测量结果：

D(9.5150.003) mm

U

rD 3.210 4

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

外直径 D （ mm ）内直径 d （ mm ）高 H （ mm）数

110.96 6.5880.28

211.00 6.6080.30

311.02 6.5880.26

410.98 6.5680.28

510.98 6.5880.28

610.96 6.5680.26

平均 D 10.98 d 6.58H 80.28

D 的 A 类不确定度为：

D

1

6

6

( D i D ) 2

(6 1) i1

1(10 .9610.98) 2(11.0010.98) 2(10.9810.98) 20.0077 30

同理：