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高中物理实验——长度的测量 591up 随身学 长度测量 实验类型：验证性实验 实验目的 1. 掌握游标卡尺、螺旋测微计及读数显微镜的测量原理和使用方法； 2. 学习一般测长仪器的读数规则； 3. 熟悉有效数字的基本概念。 实验仪器 米尺、游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜及待测物体。 实验原理 1、游标原理及游标卡尺 为了提高长度测量的估读精度，常用游标原理将米尺进行改进。游标（V ）即是在主尺旁加装的 一个可以相对于主尺滑动的副尺。一般说来，游标V 是将主尺的（n-1）个分格，分成为n 等份 （称为n 分游标）。如主尺的一分格宽为x ，则游标一分格宽为 x ，二者的差Δx= 是游标尺 的分度值。如图（1）所示： 图1 游标原理 使用n 分度游标测量时，如果游标的第k 条线与主尺某一刻线对齐，则所求的 等于 =kx-k(n-1) =k 即Δl等于游标尺的分度值（ ）乘以k 。所以使用游标尺时，先要明确其分度值。一般实用 的游标有n 等于10、20 和50 三种，其分度值即精密度分别为0.1mm、0.05mm 和0.02mm 。 2、螺旋测微原理及螺旋测微计 螺旋每转一周将前进（或后退）一个螺距。对于螺距为x 的螺旋，如果转 周，螺旋将移动 ，设 一螺旋的螺距为0.5mm，当它转动1/50 周时，螺旋将移动0.01mm,因此借助螺旋的转动，将螺旋 的角位移转变为直线位移可进行长度的精密测量。 用螺旋测微计测量长度时，每次测量之后要对测量数据做零点修正。图（2 ）表示两个零点读数 的例子，要注意它们的符号不同，每次测量之后，要从测量值的平均值中减去零点读数。 图2 螺旋测微原理 3、读数显微镜 （1）原理 测微螺旋螺距为1mm （即标尺分度），在显微镜的旋转轮上刻有100 个等分格，每格为0.01mm， 当旋转轮转动一周时，显微镜沿标尺移动1mm，当旋转轮旋转过一个等分格，显微镜就沿标尺移 动0.01mm。 （2）测量与读数 ① 调节目镜进行视场调整，使显微镜十字线最清晰即可；转动调焦手轮，从目镜中观测使被测 工件成像清晰；可调整被测工件，使其被测工件的一个横截面和显微镜移动方向平行； ② 转动旋转轮可以调节十字竖线对准被测工件的起点，在标尺上读取毫米的整数部分，在旋转 轮上读取毫米以下的小数部分。两次读数之和是此点的读数A； ③ 沿着同方向转动旋转轮，使十字竖线恰好停止于被测工件的终点此次读数A’，记下此值所 测量工件的长度即 L＝│A’－A │。 （3）使用注意事项 ① 在松开每个锁紧螺丝时，必须用手托住相应部分，以免其坠落和受冲击；不要超出可调节范 围； ② 注意防止回程误差，由于螺丝和螺母不可能完全密合，螺旋转动方向改变时它的接触状态也 改变，两次读数将不同，由此产生的误差叫回程误差。 实验内容 1．用游标卡尺测圆筒的体积； 2．用螺旋测微器测量小钢球直径； 3．用读数显微镜测量钢片的长与宽。 实验数据及处理 1． 记录圆柱体的外径D、内径d 高度h，并计算圆筒的体积V 次数零点读数：0.10mm 次数 项目 D （mm） d （mm） h （mm） V （mm3） 1 25.04 25.03 （mm） 8.20 8.21 （mm） 26.28 26.28 （mm） 11426.82 2 25.02 8.22 26.26 3 25.02 8.22 26.28 4 25.04 8.20 26.28 2． 小钢球的直径 零点读数：-0.003mm 次数 1 2 3 4 5 平均值 直径（mm） 7.485 7.487 7.485 7.486 7.486 =SUM(LEFT)/5 7.486 3．测量钢片的长与宽 次数 1 2 3 4 平均值（mm） L1 （mm） 63.975 64.548 63