大學物理實驗教案長度和質量的測量兩篇

篇一：大學物理實驗教案4--長度測量

大學物理實驗教案

實驗目的：

1．掌握遊標卡尺、螺旋測微計和移測顯微鏡的測量原理和使用方法。 2．根據儀器的精度和有效數字的定義，正確記錄原始數據。

3．掌握直接測量和間接測量的數據處理方法，並用不確定度報告測量結果。

實驗儀器：

遊標卡尺、螺旋測微計、移測顯微鏡、滾珠、圓管、毛細管、鋁塊。

實驗原理：

1． 遊標卡尺

普通測長度的尺子其準確度有一定的侷限性，主要是由於其分度值（即儀器能準確鑑別的最小量值）較大。例如米尺的分度值爲1mm 而不能更小，否則，刻度線太密將無法區分。爲此，在主尺上裝一個能夠沿主尺滑動的帶有刻度的副尺，稱爲遊標，這樣的裝置稱爲遊標卡尺。

遊標卡尺的結構如圖1 所示。主尺 D 是一根鋼製的毫米分度尺，主尺頭上附有鉗口 A 和刀口A′，遊標E 上附有鉗口 B、刀口 B′ 和尾尺 C ，可沿主尺滑動。螺絲F可將遊標固定在主尺上，當鉗口AB密接時，則刀口 A′B′對齊，尾尺C和主尺尾部也對齊，主尺上的0線與遊標上的0線重合。

圖1 遊標卡尺

鉗口AB用來測物體的長度及外徑，刀口 A′B′用來測物體的內徑，而尾尺C則用來測物體的深度。它們的讀數值，都是表示遊標的0線與主尺的0線之間的距離。

遊標卡尺的規格有多種，其精密程度各不相同，但不論哪一種，它的原理和讀數方法都是一樣的。常用遊標尺的設計，在遊標尺上刻有m個分格，遊標上m個分格的總長，正好與主尺上（m–1）個分格的總長相等，如果用 y 表示主尺上最小分格的長度，x 表示遊標上每一小格的長度，則

(m–1)y = mx 所以，主尺與遊標上每個分格長度的差值是

y?x?

y

m

這個量就是遊標卡尺的分度值。通常主尺最小分格y都爲1mm，因此，遊標的分格數越多，分度值就越小，卡尺的精密度就越高。

常用的遊標卡尺的分度值有0.1mm 、0.05mm、0.02mm三種。

利用遊標卡尺測物體的長度時，把物體放於鉗口之間，遊標右移。遊標0線對準主尺上某一位置，毫米以上整數部分l0可以從主尺上直接讀出，毫米以下部分△l從副尺上讀出。

2． 螺旋測微計

螺旋測微計（千分尺）是比遊標卡尺更精密的長度測量儀器，多用於測量小球和金屬絲的直徑或平板厚度。常用的一種螺旋測微計測量範圍0~25mm，分度值0.01mm。螺旋測微計的結構如圖2 所示，主要部分是在固定套管上有一個微動螺桿，螺距0.5mm，因此，當螺桿旋轉一週時，它沿軸線方向前進或後退0.5mm , 此距離在固定套管的標尺（即主尺） 上顯示爲一個分格。螺旋杆是和 螺旋柄相連，柄上附有沿圓周的 刻度（微分筒），即副尺，共有 50 個等分格。當微分簡上的刻 度轉過一分格時，螺旋杆沿軸線

前進或後退的距離爲：

0.5mm

0.01m格圖2 螺旋測微計 50格

因此，螺旋測微計的分度值是0.01mm。

讀數時，從固定標尺（主尺）上讀出整格數（每格0.5mm），0.5mm 以下的讀數則由微分筒（副尺）上的刻度讀出，可估測到0.001mm位上。

3.移測顯微鏡

移測顯微鏡是將測微螺旋和顯微鏡組合起來用於精確測量微小長度的專用顯微鏡，圖3是實驗室常用的移測顯微鏡之一。測微鼓輪A的周邊上刻有100個分格，鼓輪旋轉一週，顯微鏡筒水平移動1mm，每轉一分格，顯微鏡筒將移動0.01mm，它的量程一般是50mm .水平移動的距離（毫米數）由水平標尺上讀出，小於1mm的數，由測微鼓輪讀出，兩者之和就是此時移測顯微鏡的位置座標值。圖3（b）是移測顯微鏡的螺旋測微裝置，它包括標尺、讀數準線E1和E2、測微鼓輪A。

移測顯微鏡使用方法：

（1）調整目鏡C，看清十字叉絲；

（2）將待測物安放在測量工作臺上，轉動反光鏡H，以得到適當亮(轉 載於: 博 威範文 網:大學物理長度測量實驗報告)度的視場；

（3）旋動調焦手輪D，使鏡筒B下降到接近物體的表面，然後逐漸上升，看清待測物； （4）轉動測微鼓輪A，使叉絲交點和被測物上的一點（或一條線）對準，記下讀數，繼續轉動鼓輪，使叉絲交點對準另一點，再記下讀數，兩次讀數之差即爲所測兩點間的長度。

實驗內容：

1、用螺旋測微計測滾珠的直徑。用螺旋測微計測滾珠的直徑10次。

2、用遊標卡尺測圓管的體積。

用遊標尺測圓管外徑、內徑和高，各6次。

3、 測鋁塊的體積。

測鋁塊長、寬和高，各6次

圖3 移測顯微鏡

實驗數據記錄：

1、用螺旋測微計測滾珠的直徑

2、用遊標卡尺測圓管的體積

3測鋁塊的體積

篇二：大學物理實驗報告範例(長度和質量的測量)

實驗項目: 長度和質量的測量

【實驗題目】長度和質量的測量

【實驗目的】

掌握米尺、遊標卡尺、螺旋測微計等幾種常用測長儀器的讀數原理和使用方法。

2. 學會物理天平的調節使用方法，掌握測質量的方法。

3. 學會直接測量和間接測量數據的'處理，會對實驗結果的不確定度進行估算和分析，能正確地表示測量結果。

【實驗儀器】(應記錄具體型號規格等，進實驗室後按實填寫)

直尺(50cm)、遊標卡尺(0.02mm)、螺旋測微計(0～25mm,0.01mm),物理天平(TW-1B型，分度值0.1g，靈敏度1div/100mg),被測物體

【實驗原理】(在理解基礎上，簡明扼要表述原理，主要公式、重要原理圖等)

一、遊標卡尺 主尺分度值：x=1mm,遊標卡尺分度數：n（遊標的n個小格寬度與主尺的n-1小格長度相等）,遊標尺分度值：

n1

x（50分度卡尺爲0.98mm,20分度的爲：0.95mm）,主尺分度值與遊標尺n

n1x

x?,即爲遊標卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值爲：nn

1/50=0.02mm,20分度的爲：1/20=0.05mm。

讀數原理：如圖，整毫米數L0由主尺讀取，不足1格的小數部分?l需根據遊標尺與主尺對齊的刻線數

分度值的差值爲：x

lkxkk和卡尺的分度值x/n讀取：

n1x

xk nn

讀數方法（分兩步）：

(1)從遊標零線位置讀出主尺的讀數.(2)根據遊標尺上與主尺對齊的刻線k讀出不足一分格

x

的小數,二者相加即爲測量值.即: k,對於50分度卡尺：0.02;

n對20分度：0.05。實際讀數時採取直讀法讀數。

二、螺旋測微器

原理：測微螺桿的螺距爲0.5mm，微分筒上的刻度通常爲50分度。當微分筒轉一週時，測微螺桿前進或後退0.5mm，而微分筒每轉一格時，測微螺桿前進或後退0.5/50=0.01mm。可見該螺旋測微器的分度值爲0.01mm，即千分之一釐米，故亦稱千分尺。

讀數方法：先讀主尺的毫米數（注意0.5刻度是否露出），再看微分筒上與主尺讀數準線對齊的刻線（估讀一位）,乖以0.01mm, 最後二者相加。

三：物理天平

天平測質量依據的是槓桿平衡原理

分度值:指針產生1格偏轉所需加的砝碼質量，靈敏度是分度值的倒數，即Sn，它表示

m

天平兩盤中負載相差一個單位質量時，指針偏轉的分格數。如果天平不等臂，會產生系統誤差，消除方法：複稱法，先正常稱1次，再將物放在右盤、左盤放砝碼稱1次(此時被測質量應爲砝碼質量減遊碼讀數)，則被測物體質量的修正值爲：m?

【實驗內容與步驟】(實驗內容及主要操作步驟)

m1m2。

162

(dd) =0.0904mm d9.483mm，UASi

6－1i1

2222

儀＝0.004mm，UAUBS儀=0.09mm

Ud0.09100%0.45% ∴d20.040.09(mm)， Ur(d)d20.044、由表4 數據得： mm1m2?293.15293.20293.18(g)

【實驗結果與分析】

1、米尺測得**的面積爲：S915.7?0.7cm2，相對不確定度：0.08%

2、遊標卡尺測得圓環體積爲：V(4.01.13)?104(mm3)，相對不確定度：3.2% 3、千分尺測得圓球直徑爲：d20.040.09(mm)，相對不確定度：0.45% 4、複稱法測得圓柱體質量爲：293.18g。

測量結果是可信的。面積的相對不確定度非常小，並不能說明誤差非常小，因只

對長、寬的一個位置進行了一次測量。

遊標卡尺測量誤差主要來自對與主尺對齊的遊標格線判斷不準；螺旋測微器的測量誤差主要來自對格線是否露出的判斷和零點讀數及估讀數；

從天平測量結果可以看出，複稱法測出的兩次質量很接近，說明天平的不等臂誤差是很小的。

懷 化 學 院 實 驗 數 據 記 錄 紙

實驗名稱： 長度與質量的測量實驗時間：

表1 米尺測量××的面積數據

米尺量程： 50cm分度值： 1mm儀器誤差： 0.15mm

表2 遊標卡尺測量圓環的體積數據記錄表

分度值： 0.02mm儀器誤差：0.02mm零點讀數：x0： 0 mm

表3 用螺旋測微器測量小球直徑記錄表

分度值： 0.01mm 儀器誤差：0.004mm 零點誤差：d0： +0.012 mm

表4 複稱法測圓柱體質量

最大稱衡質量: 1000g