1、怀 化 学 院大 学 物 理 实 验 实验报告系别 物信系 年级 2009 专业 电信 班级 09 电信 1 班姓名 张 三 学号 09104010* 组别 1 实验日期 2009-10-20 实验项目: 长度和质量的测量 【实验题目】长度和质量的测量【实验目的】1. 掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微计等几种常用测长仪器的读数原理和使用方法。2. 学会物理天平的调节使用方法，掌握测质量的方法。3. 学会直接测量和间接测量数据的处理，会对实验结果的不确定度进行估算和分析，能正确地表示测量结果。【实验仪器】(应记录具体型号规格等，进实验室后按实填写)直尺(50cm)、游标卡尺(0.02mm)、螺旋测微
2、计(025mm,0.01mm),物理天平(TW-1B 型，分度值 0.1g，灵敏度 1div/100mg),被测物体【实验原理】(在理解基础上，简明扼要表述原理，主要公式、重要原理图等)一、游标卡尺主尺分度值：x=1mm,游标卡尺分度数：n（游标的 n 个小格宽度与主尺的 n-1 小格长度相等）,游标尺分度值： （50 分度卡尺为 0.98mm,20 分度的为：0.95mm）,主尺分度值与游标x1尺分度值的差值为： ,即为游标卡尺的分度值。如 50 分度卡尺的分度值为：n1/50=0.02mm,20 分度的为：1/20=0.05mm。读数原理：如图，整毫米数 L0由主尺读取，不足 1 格的小数
3、部分 需根据游标尺与主尺对齐的刻l线数 k 和卡尺的分度值 x/n 读取：nxkxl读数方法（分两步）：(1)从游标零线位置读出主尺的读数.(2)根据游标尺上与主尺对齐的刻线 k 读出不足一分格的小数,二者相加即为测量值.即: ,对于 50 分度卡尺： ;nxkll00 02.0l对 20 分度： 。实际读数时采取直读法读数。5.0kl二、螺旋测微器原理：测微螺杆的螺距为 0.5mm，微分筒上的刻度通常为 50 分度。当微分筒转一周时，测微螺杆前进或后退 0.5 ，而微分筒每转一格时，测微螺杆前进或后退 0.5/50=0.01mm。可见m该螺旋测微器的分度值为 0.01 ，即千分之一厘米，故亦
4、称千分尺。读数方法：先读主尺的毫米数（注意 0.5 刻度是否露出） ，再看微分筒上与主尺读数准线对齐的刻线（估读一位）,乖以 0.01mm, 最后二者相加。三：物理天平天平测质量依据的是杠杆平衡原理分度值:指针产生 1 格偏转所需加的砝码质量，灵敏度是分度值的倒数，即 ，它表nSm示天平两盘中负载相差一个单位质量时，指针偏转的分格数。如果天平不等臂，会产生系统误差，消除方法：复称法，先正常称 1 次，再将物放在右盘、左盘放砝码称 1 次(此时被测质量应为砝码质量减游码读数)，则被测物体质量的修正值为： 。21m【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤)1. 米尺测 XX 面积：分别测量长和宽
5、各一次。2. 游标卡尺测圆环体积：(1)记下游标卡尺的分度值和零点误差。(2)用游标卡尺测量圆环的外径 、内径 及圆环高度 h 各 6 次(在垂直交叉方向进行)。Dd3千分尺测小钢球直径：（1）记下螺旋测微器的分度值，(2)测量其零点读数 3 次，求出平均值.(3)用千分尺测量小钢球不同部位的直径 ，测量 6 次(要在垂直交叉方向进行)。d4物理天平使用（1）调底座水平；（2）调平衡；（3）称量；（4）天平复原。【数据处理】1、由表 1 数据得35.1526.05915.66 (cm 2) lhScmUl 015.仪 222222 7.015.0.615.3cmlhlSls 仪 ， )(7.0
6、9152cS %8.79.0)(SUssr2、由表 2 数据，D、d、h 的计算结果如表 5 所示： 表 5 空心圆柱体体积测量数据计算结果测量量 平均值 A仪B2BAU)(m30.94 0.40 0.02 0.40d10.20 0.36 0.02 0.36h60.03 0.10 0.02 0.1其中 612)(iixnS故： ， ，4.093mD)(4.01md)(1.06mh故： 94)2.936.3)( 32hV (.21=-961.33(mm2), =668.19(mm2)d )412dDhV由不确定度传递公式得： )(6.128).0*968()4.0*3961()4.0*3291(
7、 322 222 mUVUDhdV ， =3.2%.m %10.4Vr3、由表 3 数据得：9.483mm， =0.0904mmd )(162iiAdSU， =0.09mmm04.仪22仪SB ， )(92d %45.0.910)(dUr4、由表 4 数据得： )(18235.2931 gm【实验结果与分析】1、米尺测得*的面积为： ，相对不确定度：0.08%27.0915cS2、游标卡尺测得圆环体积为： ，相对不确定度：)(1)34(34mV3.2%3、千分尺测得圆球直径为： ，相对不确定度：0.45%)(092d4、复称法测得圆柱体质量为：293.18g。测量结果是可信的。面积的相对不确定
8、度非常小，并不能说明误差非常小，因只对长、宽的一个位置进行了一次测量。游标卡尺测量误差主要来自对与主尺对齐的游标格线判断不准；螺旋测微器的测量误差主要来自对格线是否露出的判断和零点读数及估读数；从天平测量结果可以看出，复称法测出的两次质量很接近，说明天平的不等臂误差是很小的。怀 化 学 院 实 验 数 据 记 录 纸实验名称： 长度与质量的测量 实验时间： 2009 年 9 月 20 日_物 信 系_ _系 09 级 电信 专业 1 班姓名 张 三 学号 09104010* 数据记录：表 1 米尺测量的面积数据米尺量程： 50cm 分度值： 1mm 仪器误差： 0.15mm 物理量 长度 )(
9、cma宽度 )(cmb测量值 35.15 26.05表 2 游标卡尺测量圆环的体积数据记录表分度 值： 0.02mm 仪器误差：0.02mm 零点读数：x 0： 0 mm 1 2 3 4 5 6)(mD31.22 30.18 31.06 31.12 31.20 30.86d9.96 10.12 10.90 10.16 10.06 9.98)(h59.92 59.98 60.16 60.08 59.94 60.12表 3 用螺旋测微器测量小球直径记录表分度 值： 0.01mm 仪器误差：0.004mm 零点误差：d 0： +0.012 mm1 2 3 4 5 6)(md20.125 19.988 19.990 20.018 20.198 17.680表 4 复称法测圆柱体质量最大称衡质量: 1000g 教师签名：合作者： 无 对多人一组的，应注明合作者19.980次数 )(1gm)(2gm 293.15 293.20记录表格设计、及记录规范：1、要有表序(表 1、表 2)、标题2、要用直尺工整画表格3、仪器参数等写在标题和表格之间4、数据不能用铅笔填写、有效数字要正确，数据不能涂改，如写错了可在错误数据上画一横（删除线） ，在旁边写正确数据注：本报告仅供参考，主要了解报告的格式要求，所用数据与实际实验数据并不相同！
