長度的測量.doc

實(shí)驗(yàn)一 長度測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握游標(biāo)卡尺及螺旋測微器的原理，學(xué)會(huì)正確使用游標(biāo)卡尺、螺旋測微器。2掌握等精度測量中不確定度的估算方法和有效數(shù)字的基本運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)儀器游標(biāo)卡尺，螺旋測微器，被測物：小鐵球、小圓柱、小圓管。三、實(shí)驗(yàn)原理概述1游標(biāo)卡尺（1）分度原理 游標(biāo)刻度尺上一共有m分格，而m分格的總長度和主刻度尺上的(m1)分格的總長度相等。設(shè)主刻度尺上每個(gè)等分格的長度為y，游標(biāo)刻度尺上每個(gè)等分格的長度為x，則有mx（m1）y (1)主刻度尺與游標(biāo)刻度尺每個(gè)分格之差yxy/m為游標(biāo)卡尺的最小讀數(shù)值，即最小刻度的分度數(shù)值。主刻度尺的最小分度是毫米，若m10 ，即游標(biāo)刻度尺上10個(gè)等分格的總長度和主刻度尺上的9mm相等，每個(gè)游標(biāo)分度是0.9mm，主刻度尺與游標(biāo)刻度尺每個(gè)分度之差x10.90.1（mm），稱作10分度游標(biāo)卡尺；如m20 ，則游標(biāo)卡尺的最小分度為1/20mm0.05mm ，稱為20分度游標(biāo)卡尺；還有常用的50分度的游標(biāo)卡尺，其分度數(shù)值為1/50 mm0.02mm。0510圖123（2）讀數(shù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)表示的是主刻度尺的0線與游標(biāo)刻度尺的0線之間的距離。讀數(shù)可分為兩部分：首先，從游標(biāo)刻度上0線的位置讀出整數(shù)部分（毫米位）；其次，根據(jù)游標(biāo)刻度尺上與主刻度尺對(duì)齊的刻度線讀出不足毫米分格的小數(shù)部分，二者相加就是測量值。以10分度的游標(biāo)卡尺為例，看一下如圖1所示讀數(shù)。毫米以上的整數(shù)部分直接從主刻度尺上讀出為21mm。讀毫米以下的小數(shù)部分時(shí)應(yīng)細(xì)心尋找游標(biāo)刻度尺上哪一根刻度線與主刻度尺上的刻度線對(duì)得最整齊，對(duì)得最整齊的那根刻度線表示的數(shù)值就是我們要找的小數(shù)部分。若圖中是第6根刻度線和主刻度尺上的刻度線對(duì)得最整齊，應(yīng)該讀作0.6mm 。所測工件的讀數(shù)值為210.62.16（mm）。如果是第4根刻度線和主刻度尺上的刻度線對(duì)得最整齊，那么讀數(shù)就是21.4mm。20分度的游標(biāo)卡尺和50分度的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法與10分度游標(biāo)卡尺相同，讀數(shù)也是由兩部分組成。（3）注意事項(xiàng)1）游標(biāo)卡尺使用前，應(yīng)該先將游標(biāo)卡尺的卡口合攏，檢查游標(biāo)尺的0線和主刻度尺的0線是否對(duì)齊。若對(duì)不齊說明卡口有零誤差，應(yīng)記下零點(diǎn)讀數(shù)，用以修正測量值；5045 圖50455 圖42025150 圖20152520 圖32）推動(dòng)游標(biāo)刻度尺時(shí)，不要用力過猛，卡住被測物體時(shí)松緊應(yīng)適當(dāng)，更不能卡住物體后再移動(dòng)物體，以防卡口受損；3）用完后兩卡口要留有間隙，然后將游標(biāo)卡尺放入包裝盒內(nèi)，不能隨便放在桌上，更不能放在潮濕的地方。2螺旋測微器（1）分度原理螺旋測微器內(nèi)部螺旋的螺距為0.5mm ，因此副刻度尺（微分筒）每旋轉(zhuǎn)一周，螺旋測微器內(nèi)部的測微螺絲桿和副刻度尺同時(shí)前進(jìn)或后退0.5mm，而螺旋測微器內(nèi)部的測微螺絲桿套筒每旋轉(zhuǎn)一格，測微螺絲桿沿著軸線方向前進(jìn)0.01mm ，0.01mm 即為螺旋測微器的最小分度數(shù)值。在讀數(shù)時(shí)可估計(jì)到最小分度的1/10，即0.001mm ，故螺旋測微器又稱為千分尺。（2）讀數(shù)讀數(shù)可分兩步：首先，觀察固定標(biāo)尺讀數(shù)準(zhǔn)線（即微分筒前沿）所在的位置，可以從固定標(biāo)尺上讀出整數(shù)部分，每格0.5mm，即可讀到半毫米；其次，以固定標(biāo)尺的刻度線為讀數(shù)準(zhǔn)線，讀出0.5mm以下的數(shù)值，估計(jì)讀數(shù)到最小分度的1/10 ，然后兩者相加。如圖2所示，整數(shù)部分是5.5mm (因固定標(biāo)尺的讀數(shù)準(zhǔn)線已超過了1/2刻度線，所以是5.5mm，副刻度尺上的圓周刻度是20的刻線正好與讀數(shù)準(zhǔn)線對(duì)齊，即0.200mm。所以，其讀數(shù)值為5.50.200 =5.700mm。如圖3所示，整數(shù)部分（主尺部分）是5mm，而圓周刻度是20.9，即0.209mm，其讀數(shù)值為50.2095.209（mm）。使用螺旋測微器時(shí)要注意0點(diǎn)誤差，即當(dāng)兩個(gè)測量界面密合時(shí)，看一下副刻度尺0線和主刻度尺0線所對(duì)應(yīng)的位置。經(jīng)過使用后的螺旋測微器0點(diǎn)一般對(duì)不齊，而是顯示某一讀數(shù)，使用時(shí)要分清是正誤差還是負(fù)誤差。如圖4 和圖5 所示，如果零點(diǎn)誤差用0表示，測量待測物的讀數(shù)是d。此時(shí)，待測量物體的實(shí)際長度為dd0 ，0可正可負(fù)。在圖4 中00.006mm , dd(0.006)d0.006 (mm)。在圖5 中00.008mm , dd0d0.008（mm）。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1用游標(biāo)卡尺測圓柱體體積；2用游標(biāo)卡尺測圓管的體積；3用螺旋測微器測量小鋼球直徑。五、數(shù)據(jù)處理要求1數(shù)據(jù)記錄表格符合規(guī)范；2計(jì)算測量結(jié)果的最佳估計(jì)值及標(biāo)準(zhǔn)不確定度；3完整表示測量結(jié)果。清認(rèn)真閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，參考測量舉例進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理。六、思考題1何謂儀器的分度數(shù)值？米尺、20分度游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的分度數(shù)值各為多少？如果