物理实验-长度测量

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1、实验一长度的测量长度是最基本的物理量，是构成空间的最基本的要素，是一切生命和物质赖以存在的基础。世上任何物体都具有一定的几何形态，空间或几何量的测量对科学研究、工农业生产和日常生活需求都有巨大的影响。在SI制中，长度的基准是米。一旦定义了米的长度，其他长度单位就可用米来表示。[知识链接]“米”制于1791年开创于法国，多年来，铂铱合金米原器一直保留在巴黎附近。随着科学技术的发展，对长度的测量和传递的精度要求越来越高。国际上对米的定义已有了三次大的改变。第一次是1889年国际计量大会一致通过，将经过巴黎子午线由北极到赤道距离的一千万

2、分之一作为长度的单位──国际标准米，并将这个标准具体化，制作了标准米原器。第二次是在1960年第十一次国际计量大会决定以氪86桔红色光波，即氪—86的核外电子从2P10。能级跃迁到5d5能级所对应辐射的波长的1650763．73倍作为一个标准米。第三次是1983年10月20日在巴黎举行的第十七届国际计量大会定义1米是光在真空中经过1／299792458秒时间间隔所经过的长度。所谓长度测量实际上是人们用“尺子”去度量空间。早期的量具和测量仪都是机械式的。随着人们视野的扩大，对长度测量精度要求的提高，陆续创造出各种测量长度的仪器，其放

3、大倍数愈来愈大，测量范围愈来愈广。20世纪初，除用机械构造来增加放大倍数以外，利用光学放大原理设计的光学测量仪也逐步发展起来，从读数显微镜、投影仪开始发展到光学计、测长仪、万能工具晃微镜以及各种干涉仪等。20世纪60年代以后由于传感器、激光和电子技术的发展，使长度测量仪器和测试技术突飞猛进。例如人造卫星激光测距仪（人造卫星激光雷达）量程可达108m以上，精确度可达1cm。电子显微镜和扫描隧道电子显微镜等的分辨率在100~10-3nm，可测量原子、分子的几何尺寸。广义的长度测量，覆盖了整个物理学研究的尺度范围——小到微观粒子，大到宇

4、宙深处(10-16~1026m)，跨越了从微观的粒子到现代天文学的整个研究领域。在实际生产和生活中，人们常根据不同的测量要求选择长度测量工具。例如用皮卷尺丈量房间长，用木折尺量木料，最小刻度是厘米就可以了。锯割钢铁坯件，要用最小刻度为毫米的钢尺或钢卷尺。在机床上加工零件，使用读数值为0．05或0．02毫米的游标卡尺，或者用读数值为0．01毫米的螺旋测微器；更精密的测量要用塞规。测量物体的微小形变或位移要用光学测量仪器。测量远处的长度要用光学测距仪或更精密的激光测距仪。本实验的长度测量所涉及到的测长量具和方法是日常生活、工作中最常用

5、的，也是最基本的，同时也是现代高精度测量仪器的基本组元之一，是一切测量的基础。在本实验中，我们将学习游标卡尺和螺旋测微器原理；学会米尺、游标卡尺和螺旋测微器的正确使用和读数方法；根据误差要求合理选择仪器；多次等精度测量结果的误差估算。[实验目的]1.对长度的各个单位形成具体的观念。2.知道怎样正确使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器进行长度的测量。知道测量的准确度是由测量工具的最小刻度决定的，知道如何正确记录测量的结果。3.练习正确使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器测量长度。[仪器与器材]最小刻度为毫米的钢直尺（或钢卷尺）游标卡尺螺旋测

6、微器铁板条实验仪器介绍一、刻度尺刻度尺是一种最简单的测长仪器，一般分度值为1mm,标度单位为cm,读数时可以准确读到mm位，mm位以下的十分之一mm位是凭眼睛估读位。合格的钢尺，长度小于300mm的，全长允许的最大误差位为（正、负）0.1mm；300——500mm的钢直尺，全长允许的最大误差位为（正、负）0.15mm；500——1000mm的钢直尺，全长允许的最大误差位为（正、负）0.2mm。刻度尺的仪器误差一般为：0.5mm使用注意事项：1.尽量使待测物贴近刻度尺的刻度线，读数时视线要垂直刻度尺。2.一般不要用刻度尺的端点作为测

7、量的起点，因为端边易受磨损而给测量带来误差。这时可以在刻度尺上任选一刻度线作为测量的起点线。3.刻度尺的刻度可能不够均匀，在测量时要选取不同起点进行多次测量，然后取平均值。4.要学会正确读数和记录的方法。当被测长度的一端和刻度尺零刻度线对齐，另一端位于两个最小刻度之间时，只能用眼睛估读，因而是不准确的，记录的数字要比刻度尺的最小刻度的示数多一位。图1012456678678ABCD二、游标卡尺游标卡尺是由毫米分度值的主尺和一段能滑动的游标副尺构成，它能够把mm位下一位的读数较准确地读出来,因而是比钢尺更准确的测量仪器。游标卡尺可以

8、用来测量长度、孔深及圆筒的内径、外径等几何量。游标卡尺结构图图2-1游标卡尺游标卡尺主要由两部分构成，如图2-1所示：与量爪A、A’相连的主尺D(主尺按米尺刻度)；与量爪B、B’及深度尺C相连的游标E。游标可贴着主尺滑动。量爪A、B用来测量厚度和外