实验一 长度的测量
实验一长度的测量
实验一 长度的测量一、实验目的1、学习游标和螺旋测微原理；2、正确掌握游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜测量长度的方法；3、练习对测量误差的估计和有效数字的基本运算。
二、实验仪器游标卡尺，螺旋测微计，待测物，计算器。
三、实验原理1、游标卡尺与游标原理 （1）游标卡尺游标卡尺的构造如图1所示，它主要是由主尺AB 和副尺CD （一般称游标）组成。
还有内量爪ef 、外量爪EF 、探尺J ，分别用于测量内径、外径和深度。
当主尺的零线与游标的零线对齐时，测量长度为零，这时内、外量爪都应吻合无缝，而且探尺端与主尺端相平。
测量时将量爪分开，刚好卡住待测物，此时主尺零线与游标零线分开，这两零线之间的距离L 即为待测物长度。
L 由两部分读数组成：主尺毫米格读出的整数部分L 0，在主尺最后一毫米格内的估读小数部分⊿L ，见图2。
所以，L ＝ L 0＋⊿L （mm ）。
如何比较准确地读出⊿L ，请看游标原理。
图1图2（2）游标原理如果将游标等分n 格，使得与主尺上的n －1格等长，以x 表示游标每格长度，x ′表示主尺每格长度，则有()1nx n x ='- 或 x x x n ''-= （1）如果主尺每格x ′为1mm,游标分格数n 为10，则游标每格x 可由（1）式算得为0.9mm 。
这时，主尺与游标每格长度差为 10901x x ..'-=-=mm即 01x n .'=mm既然是每格相差x ′/n ＝0.1mm ，那么，K 格就应相差K ×0.1mm 。
如果⊿L 正好就是游标上K 格与主尺上K 格相差的结果，则⊿L 就为K ×0.1mm ，所以，找出K 值，就可读出⊿L 。
找K 值的方法是，从游标分格线上看第几条线与主尺分格线对齐，对齐的这条线在游标上所示格数就是k 值。
假设是游标第七条分格线与主尺分格线对齐了，则K 为7，⊿L 为0.7mm ，见图2。
实验一 长度测量实验
《公差与技术测量》实验讲义蚌埠学院机械与电子工程系二〇一〇年实验一长度测量实验一、实验目的：1．掌握常规量具长度尺寸测量的基本方法。
2．正确选择、使用长度测量器具。
3．外尺寸、内尺寸、阶梯尺寸测量值的正确方法。
二、实验内容：1．绝对测量外尺寸、内尺寸、阶梯尺寸。
2．相对测量外尺寸、内尺寸、阶梯尺寸。
三、实验器具：游标卡尺、深度游标卡尺、内、外径千分尺、量缸表杆、百分表、千分表、表架、块规、平板。
四、实验方法：长度测量均采用二点间测量原则。
外尺寸测量均以不同截面的最大尺寸为测量尺寸。
内尺寸测量均以不同截面的最小尺寸为测量尺寸。
阶梯尺寸以其功能需要,以测量最大值、最小值或平均值为测量尺寸。
五、测量步骤：检查各测量器具零位准确后，方可测量。
外尺寸测量（外园柱面、轴类长度、外花键、板件厚度等）两种方法：（1）用游标卡尺、外径千分尺，采用二点间测量，从量具上直接读数。
（2）用量规组成零件的名义尺寸，在平板上将指示表根据块规尺寸调到零位后，比较相对测量计算工件尺寸。
内尺寸测量（内园柱面、键槽、花键槽、方孔等）（1）用游标卡尺、内径千分尺，采用二点间测量，直接从量具上读数。
（2）以外径千分尺校准量缸表，用量缸表比较测量，计算工件尺寸。
阶梯尺寸测量（阶梯尺寸、深度尺寸等）参照上述亦可用绝对测量、比较测量获得工件尺寸。
六、将所测得数据填表1—1：七、思考题：1．常规量具测量孔的尺寸时，以测得的最小尺寸计值，而轴则以最大尺寸计值，这是什么道理？2．精密测量时，再精密的量仪也有不确定度，因而各次测量的数值均为随机变量，那么怎样处理才能得出测量结果？实验二形位误差测量（一）平面度误差测量一、实验目的通过对平面度误差的测量，加深对零件表面实际形状与理想形状之间差异的认识，了解实际生产中平面度测量的二种方法。
二、实验内容1、建立理想平面2、被测平面与理想平面比较3、正确数据处理，得出平面度误差。
三、实验仪器平板、固定支架活动支架，带测试架的百分表。
长度的测量
实验一长度测量【实验目的】1．掌握游标卡尺及螺旋测微计的测量原理，学会正确使用游标卡尺及螺旋测微计。
2．练习用有效数字记录数据和用有效数字运算规则进行运算。
【实验原理】长度是一个基本物理量，长度测量是一切测量的基础。
物理实验中常用的长度测量仪器有米尺、游标卡尺、螺旋测微计（千分尺）和读数显微镜（比长尺）等，通常用量程和分度值表示这些仪器的规格。
量程表示仪器的测量范围，分度值是仪器所标示的最小分划单位。
分度值的大小反映仪器的精密程度。
一般来说，分度值越小，仪器越精密。
游标卡尺1．结构：游标卡尺的结构如图（1-1）所示，它由主尺和游标两部分构成，游标套于主尺图（1-1）游标卡尺上并紧贴着主尺滑动，外量爪用于测量厚度和外径，内量爪用于测量内径，深度尺用于测量槽的深度，紧固螺钉用于固定量值读数。
游标上根据不同的规格刻有10，20及50个小格等几种，刻有10格的游标称十分游标尺，其它的依次称为二十分游标尺及五十分游标尺见图（1-2）、（1-3）、（1-4）。
使用游标卡尺能够使长度测量精确到0.1mm以下，这是游标卡尺的最大特点。
2．读数原理：现结合十分游标尺说明它的读数原理，见图（1-2）。
当量爪靠紧时，游标上“0”线与主尺上“0”线对齐，这时游标上最后一条刻度线“10”与主尺上9mm对齐，即游标上10个小格的长度＝9mm，见图（1-2）（a），则每小格的长度为9/10＝0.9mm，主尺上1小格与游标上1小格之差＝0.1mm，这个值称为“游标精密度”（即分度值），用Δx 表示，这时游标上第一、第二……第n条刻度线对应与主尺上第一、第二……第n条刻度线之间的距离分别为0.1mm、0.2mm……n×0.1mm，如果被测物体的长度恰好使游标上第一条刻度线与主尺上第一条刻度线对齐，则物体的长度为0.1mm ．如果游标上第二条刻度线与主尺上第二条刻度线对齐，则物体的长度为0.2mm ，一般地，如果游标上第n 条刻度线与主尺上第n 条刻度线对齐，则被测物的长度为n Δx = n ×0.1mm ，见图（1-2）（b ）、（c ）、（d ）。
数计学院大学物理实验要求：实验1 长度的测量
实验1 长度的测量(3#207室)一 实验目的1.掌握游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜等常用长度测量仪器测量原理和使 用方法。
2.学习应用有效数字记录测量数据和不确定度计算。
二 实验仪器游标卡尺（分度值0.02mm ，量程15cm ）、螺旋测微计（分度值0.01mm ，量 程2.5cm ）、读数显微镜（分度值0.02mm ，量程20cm ）、待测样品：口型遮 光片、金属圆柱筒、金属片等。
三 实验内容1．用螺旋测微计测量金属片的厚度10次。
测量时应注意—零点读数和使用棘 轮旋柄。
2．分别用游标卡尺测量圆柱筒内、外径和高各10次，求出圆柱筒的体积。
3．用读数显微镜测量口型遮光片的缝宽10次。
（先调目镜，后调物镜）四 数据处理1．金属片的厚度结果表示为D D U =± （mm ）（P ＝0.68）其中：A D U σ=，△仪＝0.004mm ，U B =△仪U2．读数显微镜测量口型遮光片宽度。
数据处理方法同1，△仪＝0.02mm 。
3．用游标卡尺测圆柱筒的内外径及高。
D 1、D 2、H 都为直接测量量，不确定度的处理方法同1。
算出圆柱筒的体积为V,结果表示为：V V U =± (单位) （P=0.68）五 实验报告写作提示：1、请按报告写作规范进行写作。
2、实验原理涉及的主要内容为：（1） 游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜（教材第三章，第一节P58;P60;P62）技术规格与使用注意事项；（2）概括、简述不确定度的概念、直接测量不确定度的估算、合成标准不确定度和展伸不确定度、间接测量不确定度的计算（教材第二章，第四节P35—P40）3、实验步骤不要写。
4、实验数据处理：（1）金属片厚度的平均值（要修正已定系差）及其合成标准不确定度；（2）口型遮光片宽度的平均值及其合成标准不确定度；（3）圆柱筒体积的平均值及体积的合成标准不确定度，要推导出体积不确定度传递公式。
六作业：1.螺旋测微计零点读数的正值和负值如何判定？测量时为何一定要用棘轮旋柄？2.读数显微镜如何正确使用？测量时应如何排除空程误差？3.P105 思考题 1。
长度的测量实验报告1
实验报告1 长度的测量
4C 探究班
姓名日期_____________________
实验目的：了解测量的概念，认识常用测量长度的工具，学习使用合适的工具测量日常生活中物体或者空间的长度。
实验器材：卷尺，直尺(三角板)，50厘米长的细线，橡皮，游标卡尺，螺旋测微器
测量对象：
1．小朋友，利用细线，你能否确定下边的A和B，那个更长
B
A
2．对以下长度进行测量，可以选择哪些工具来完成？（四种工具卷尺，直尺(三角板)，游标卡尺，螺旋测微器）。
A、教室室内的墙壁长和宽：
B、课桌长和宽:
C、橡皮的长和宽：
D、纸张的厚度：
E、头发丝的粗细：
3．数据记录：
测量对象测量结果1 测量结果2 测量结果3 平均值长
室内墙壁
宽
长
课桌
宽
长
橡皮
宽
纸张的厚度
头发的粗细
4．实验总结：是不是对任意长度，所有的工具都可以用来测量？用不同工具测量同一个长度的结果是不是相同？
5．选作：计算橡皮的面积（选一个面）及课桌面积。
实验01：长度的测量
实验一：长度的测量【实验播放】1、实验目的：(1)了解游标卡尺的构造、原理和使用方法；(2)能熟练运用刻度尺、游标卡尺测量物体的长度及管类物体的内、外径和深度。
2、实验原理：游标卡尺的结构、测量原理及读数方法见前一章长度的测量中“游标卡尺”部分．3、实验器材游标卡尺、金属管、小量筒等．4、实验步骤(1)用刻度尺测量金属管的长度，每次测量后让金属管绕轴转过约45°再测量下一次，共测量四次．(2)用游标卡尺测量金属管的外径和内径．测量时先在管的一端测量相互垂直的两个方向上的外径和内径，再在管的另一端测量相互垂直的两个方向上的外径和内径，得到外径和内径的四组测量值．(3)用游标卡尺测量小量筒的深度，每次测量后，让小量筒绕轴转过约90°再测量下一次，共测量四次．(4)选用身边的物品，进行测量，以期熟练使用游标卡尺。
5、数据处理(1) 把各组测量填入下表中，结果算平均值，用这种方法可以减小测量误差．(2)使用游标卡尺时，无论题目中所要求的单位是什么；在读数时“主尺读数”一定要用“mm”做单位，最后的结果再换算成题目要求的单位．(3)游标卡尺读数时不需要估读，但一定要读到有效位，例如准确度是0.1mm的游标卡尺，最终读数—定读到mm的十分位；准确度为0.02mm的游标卡尺，最终读数一定读到mm的百分位，且最末一位数是偶数．6、注意事项(1)刻度尺的刻度线要紧贴金属管，并且读数时视线与刻度线要对齐，避免误差；如果刻度尺端头有磨损，测量起点不要选在“0”刻度线。
(2)分清游标卡尺的准确度是多少?读数时应使视线与尺垂直，避免产生误差．(3)读数时可应用下列公式方法进行：测量值=主尺读数+游标尺与主尺刻度线对齐的格数×准确度，单位是“mm”，准确度等于主尺最小分度的长度除以游标尺刻度的格数。
在“主尺读数”时一定要读游标零刻度线左边最近的主尺刻度线的值。
(4) 用游标卡尺测量金属管的外径时，金属管不可往钳口间移动或压得太紧，以免磨损钳口；用游标卡尺测量金属管的外径、内径和量筒的深度时，当游标卡尺放在合适的位置后，应适当旋紧固定螺钉，然后再读数。
1-5实验(一)长度的测量
必考内容
第1章 第5讲
高考物理总复习
2．由纸带求物体运动加速度的方法 (方法一)逐差法：取偶数段位移 因为(x4－x3)＋(x3－x2)＋(x2－x1)＝x4－x1＝3aT2 同理有 x5－x2＝x6－x3＝„＝3aT2 所以，我们可以由测得的各段位移 x1，x2„„求出 a1 x4－x1 x5－x2 ＝ ，a2＝ „„ 3T2 3T2
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必考内容
第1章 第5讲
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2．当游标卡尺的测量爪合在一起时，游标尺的零刻线 在主尺零刻线的右侧，则用读数的方法读出零误差，用最 终的读数减去零误差． 3．当游标卡尺的测量爪合在一起时，游标尺的零刻线 在主尺零刻线的左侧， 则用读数的方法读出此时的零误差， 最后的数据等于最终的读数减去零误差加 1.
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第1章 第5讲
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2．游标卡尺 (1)游标卡尺的构造如图所示，它的左测量爪固定在主 尺上并与主尺垂直，右测量爪与左测量爪平行，固定在游 标尺上，可以随同游标尺一起沿主尺滑动． 在下图中，上边是内测脚，用来测槽宽和管的内径； 下边是外测脚，用来测物体的厚度或管的外径；有些游标 卡尺在主尺背后嵌着一根窄片，它和游标尺固定在一起， 随着游标尺沿主尺滑动，用来测量槽或孔的深度．
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第1章 第5讲
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第1章 第5讲
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(2)常见的游标尺按游标尺刻度的格数分成以下 3 种
游标尺(mm) 刻度 格数 10 20 50 刻度总 长度 9 19 49 每小格与 1mm 差 0.1 0．05 0．02 精度 (mm) /mm) 0.1 主尺上读的毫米数＋0.1n 测量结果(游标尺上第 n 个格 与主尺上的刻度线对齐时
实验一长度的测量长度测量是最基本...
实验一长度的测量长度测量是最基本的测量，各种各样的物理测量仪器外观虽然不同，但其标度大都是按照一定的长度划分的。
测量长度的方法和仪器有多种多样，最基本的测量工具是米尺、游标卡尺和螺旋测微器。
这3种量具测量长度的范围和准确度各不相同，需视测量的对象和条件进行选用。
当长度在10－３cm以下时，需用更精密的长度测量仪器(如比长仪)，或者采用其他的方法(如利用光的干涉或衍射等)来测量。
这些将在后面的有关实验中再介绍。
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.学习数据记录;掌握等精度测量中误差的估算方法和有效数字的基本运算。
原理1.游标卡尺⑴结构游标卡尺图1-1 游标卡尺的构造如图2-1所示。
主尺D是一根具有毫米分度的直尺，主尺头上有钳口A和刀口A′。
D 上套有一个滑框，其上装有钳口B和刀口B′及尾尺C，滑框上刻有附尺E，又称游标。
当钳口A与B靠拢时，游标的0线刚好与主尺上的0线对齐，这时读数是0。
测量物体的外部尺寸时，可将物体放在A 、B 之间，用钳口夹住物体，这时游标0线在主尺上的示数，就是被测物体的长度。
同理，测量物体的内径时，可用A ′B ′刀口；测孔眼深度和键槽深度时可用尾尺C 。
⑵读数原理 利用游标和主尺配合，至少可以直接较准确读出毫米以下1位或2位小数。
在10分度的游标中，10个分度的总长度刚好与主尺上9个最小分度的总长度相等，这样每个分度的长是0.9 mm ，每个游标分度比主尺的最小分度短0.1 mm 。
当游标0线对在主尺上某一位置时，如图2-2所示，毫米以上的整数部分y 可以从主尺上直接读出，y =11 mm;读毫米以下的小数部分Δｘ时，应细心寻找游标与主尺上的刻线对得最齐的那一条线，图2-2中，游标上第6条线对得最齐，要读的Δｘ就是6个主尺分度与6个游标分度之差。
因6个主尺分度之长是6 mm ，6个游标分度之长是6×0.9 mm 故Δｘ＝6－6×0.9＝6×(1－0.9)＝0.6(mm)从而总长l =y ＋Δｘ=11＋0.6=11.6(mm)为了读数精确，还可用20分度和50分度的游标，他们的原理和读数方法都相同。
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实验一长度的测量
长度测量是最基本的物理测量之一。
这不仅因为长度是一个基本物理量，无论在生产过程或科学实验中都广泛地使用各种长度测量仪器，而且许多其他物理量的测量仪器（如温度计、压力表、各种电表等）的刻度，最终均转化为长度的测量。
【实验目的】
1．了解游标卡尺、螺旋测微计的原理和构造。
2．掌握游标卡尺和螺旋测微计的使用和读数方法。
3．根据仪器的精度和有效数字的定义，正确记录原始数据。
4．掌握直接测量的数据处理方法，并用不确定度报告测量结果。
【实验原理】
一、游标卡尺
1．游标原理
(1) 游标卡尺的精度：已知游标卡尺测量精度可达0.1 mm，甚至可达0.05 mm、0.02 mm 这是因为游标卡尺巧妙地运用了游标尺与主尺最小刻度之差，如果将主尺上的9 mm等分10份作为游标尺的刻度，那么游标尺上的每一刻度与主尺上的每一刻度所表示的长度之差就是0.1 mm，同理，如果将主尺上的19 mm、49 mm分别等分20份、50份作为游标尺上的20刻度、50刻度，那么游标尺上的每一刻度与主尺上的每一刻度所示的长度之差就分别为0.05 mm、0.02 mm. 因此游标卡尺的测量精度可达0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm.
(2) 读数原理：以10分格游标卡尺为例，由于它的精度为0.1 mm，当测量小于1 mm的长度时，游标尺上第几条刻度线与主尺上的某刻度线对齐，那么主尺上零刻度线与游标尺上的零刻度间距就为零点几毫米，被测长度就为零点几毫米，
图为游标卡尺的读数
①从游标零线的位置读出主尺上的整格数，②根据游标上与主尺对齐的刻线读出不足一分格的小数，二者相加就是测量值
故物体长度L=21+0.70=21.70mm
综上所述，游标卡尺所能读出的最小值是由主尺与游标尺刻度的差值决定的，即由游标分度数目决定的。
2．游标卡尺的构造和使用方法
游标卡尺的构造如图所示，游标卡尺主要由主尺D和游标E两部分构成，主尺D按米尺刻度，游标E紧贴着主尺D滑动，外量爪A、B用来测量物体的外径和高度，内量爪A’、B’测量内径，深度尺C用来测量槽的深度。
不测量时，将量爪闭合，游标E的零刻线和主尺D的零刻线应当对齐；测量时，一手拿物体，一手持尺，轻轻把物体卡住，旋紧紧固螺钉F，然后再读取数据。
游标卡尺
3. 注意事项
(1) 测量前要首先看清游标卡尺的精度；
(2) 测量时应使测量爪轻轻夹住被测物，不要夹的过紧，然后用紧固螺母将游标卡尺固定，最后读数；
(3) 测量物上被测距离的连线必须平行于主尺.
二、螺旋测微计（千分尺）
螺旋测微器又称千分尺，是比游标卡尺更精密的测长仪器，准确度可在 之间。
常用于测量细丝和小球的直径以及薄片的厚度等。
1．螺旋测微计的原理
螺旋测微计是比游标卡尺更精确的长度测量器具，它的量程是25mm ，分度值为0.01mm ，即1/1 000cm ，故又名千分尺。
螺旋测微计的构造见图。
螺旋测微计的主要部分是测量轴上的微动螺旋杆，其螺距为0.5mm 。
当螺旋杆随活动套筒旋转一周时，沿轴线方向的移动是0.5mm 。
螺旋杆转动的整圈数由固定套筒上的直标尺（间隔为0.5mm ）读出。
在活动套筒的圆周方向刻有50分度的圆标尺，活动套管转过一分格时，螺旋杆沿轴线方向移动0.5/50 =0.01mm ，测量时0.5mm 以下的读数由活动套筒圆周上的刻度读出，并可估读到0.001mm 这一位上。
2．螺旋测微计的使用与读数
如前所述，为测量物体尺寸可旋转活动套筒，使测量轴前进或后退。
当测量轴接近被测物体时，转动棘轮旋柄则会发出“得”、“得”响声，表示正好接触，应停止旋转棘轮旋柄。
此时，固定套筒直标尺上的读数加上活动套筒圆周标尺上的读数，即为被测物体的长度。
使用完测微计后，应将测量轴后退数毫米，以免因热膨胀而压坏螺纹。
⑴ 零点检查与初读数。
在使用螺旋测微计时，应对测微计的零点进行检查。
当测量轴与砧台端面接触时，直尺的零线应对准圆标尺上的零线。
如两零线不重合，记录下螺旋测微计的初读数，如图所示。
mm .001.0~010
a b c
图螺旋测微计的初读数
a.0.000 mm；
b.0.003 mm；
c.-0.012 mm
⑵读数方法。
观察主尺读数准线所在位置，准线下面的刻度线为整毫米刻度数，准线上方的竖直线为0.5mm刻度线。
如果半毫米刻度尚未露出，则读数是：主尺上的整毫米数加上副尺上的整刻度，再加上毫米千分位的估计数字，如图a 读数为5+0.24+0.009=5.249mm。
a b c
图螺旋测微计的读数方法
a．5.249mm； b．5.524mm； c．4.987mm
【实验仪器】
游标卡尺，螺旋测微计，待测物体。
【实验步骤】
1．用游标卡尺测钢球的外径D、介子片d各六次。
2．首先，读出螺旋测微计的零点误差一次；然后，测钢球的外径六次、介子片d六次。
3．用不确定度表达各直接测量量。
要求：
（1）、平均值
（2）、A类不确定度
（3）、B 类不确定度 （4）、合成不确定度 （5）、计算相对不确定度 （6）、测量结果表达
【数据记录】 50分度游标卡尺Δ仪=0.02mm 螺旋测微计Δ仪=0.001mm d 的零点读数= 次数
1
2
3
4
5
6 平均值 修订值 直径D 球 直径d 片
【数据处理】
S A ＝
)
1()
(1
2
--∑--n n d d
k
i i
S B =
3
∆
2
2B
A S S +=合成不确定度σ
测 量 量
平均值 ＳA ＳB σ
合成不确定度
D /mm d /mm
直接测量各量的测量结果表示： D ＝D 〒σ （单位） d = σ±-
d （单位）
%
100⨯=
-
d
不确定度
合成相对不确定度σμ。