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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**_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】
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。
学会物理天平的调节使用方法，掌握测质量的方法。
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）、螺旋测微计（0?25mm,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：游标尺分度值:分度值的差值为:x=1mm游标卡尺分度数：n （游标的n个小格宽度与主尺的【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：
游标尺分度值:
分度值的差值为:
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
x （50分度卡尺为 0.98mm,20分度的为：0.95mm） n
x x,即为游标卡尺的分度值。如
n n
分度的为：1/20=0.05mm。
n-1小格长度相等），
,主尺分度值与游标尺
1/50=0.02mm,20
读数原理：如图，整毫米数 L0由主尺读取，不足
1格的小数部分 I需根据游标尺与主尺对齐的刻线数
3x k^x
n n
k和卡尺的分度值x/n读取：| kx
读数方法（分两步）：
（1）从游标零线位置读出主尺的读数
50分度卡尺的分度值为:
.（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：||0 | |0 k-,对于50分度卡尺：
的小数，二者相加即为测量值?即：|
n
对20分度：丨丨。k 0.05。实际读数时采取直读法读数。
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 mm，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
该螺旋测微器的分度值为 0.01 mm，即千分之一厘米，故亦称千分尺。
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
分度值：
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
s ，它表示
m
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： m , m1 m2。
【实验内容与步骤】（实验内容及主要操作步骤）
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米尺测XX面积：分别测量长和宽各一次。
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D、内径d及圆环高度h各6次（在垂直交叉方向进行）。
3?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 d，测量6次（要在垂直交叉方向进行）。
4 .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
2
S lh = 35.15 X 26.05 = 915.66 (cm )
U i U h 仪 0.015cm
Us —Ui —Ui Jh2 12 仪 v'35.152 26.052 0.015 0.7cm2
1 l
S 915.7 0.7(cm2) , Ur(s) Us 0.7 0.08%
S 915.7
2、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
Ua s
U B 仪
U Ju： U|
D(mm)
30.94
0.40
0.02
0.40
d(mm)
10.20
0.36
0.02
0.36
h(mm)
60.03
0.10
0.02
0.1 n
其中Sx）2
故：D故：V..V. DVd1 h(D41 一一
hD2
故：D
故：V
..V
.
D
V
d
1 h(D
4
1 一一
hD
2
1
2
一2 —2
3 1416
d )= 60.0 (30.92 10.22) 40091.69(mm3)
4
3 1416
3 60.0 30.9 2912.3(mm2)
2
hd =-961.33(mm2),
V 1 (D2 h 4
d2)=668.19(mm)
2V
2
V uD
D
(2912.3* 0.4)2 (961.33* 0.4)2
2 3
(668.19* 0.1) 1228.6( mm )
由不确定度传递公式得：
2
UvV Ud2
Uv
U 0 13
V (4.01 0.13) 104(mm3) , U r(V) — 100% 100% =3.2%
V 4.1
3、由表3数据得:
TOC \o "1-5" \h \z 厂1 6
d 9.483mm U A S : (di d)2 =0.0904mm
V 6—1 i i
2 2~ 2 2—
仪=0.004mm , U UA U b S 仪=0.09mm
d 20.04 0.09(mm), Ur(d) Ud 100% 0.09 0.45%
d 20.04
4、由表 4 数据得： m , m! m2 293.15 293.20 293.18(g)
【实验结果与分析】
1、 米尺测得**的面积为：S 9157 0.7cm2，相对不确定度：0.08%
2、 游标卡尺测得圆环体积为：V (4.01 0.13) 104(mm3)，相对不确定度：3.2%
3、 千分尺测得圆球直径为：d 20.04 0.09(mm)，相对不确定度：0.45%
4、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。
合作者：
无 -
■ —
一1对多人一组的，应注明合作者
1
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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
教师签名：
姓名 张三
学号*
数据记录：
表1米尺测量XX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a(cm)
宽度b(cm)
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：xo： 0 mm
1
2
3
4
5
6
D(mm)
31.22
30.18
31.06
31.12
31.20
30.86
d(mm)
9.96
10.12
10.90
10.16
10.06
9.98
h(mm)
59.92
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：d0： +0.012 mm
1
2
3
4
5
6
4 c CQC
d (mm)
20.125
19.988
19.990
20.018
20.198
19.980
17.680
表4复称法测圆柱体质量
最大称衡质量:-1000g
卩!^舛
次数
mi(g)
mi2(g)
1
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
（删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 除线），在旁边写正确数据
（删
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！