大学物理实验长度测量教学教材

大学物理实验长度和固体密度测量实验目的：1. 使用卷尺、卡尺等工具，测量长度并掌握测量误差的处理方法。

2. 使用计算机处理数据，得出平均值及其误差，并熟悉数据处理方法。

3. 利用质量比法测量固体密度，并了解质量比法测量固体密度的原理。

实验仪器和材料：2. 质量秤、容器等固体密度测量工具。

3. 长度标准物、固体密度标准物。

4. 计算机、Excel软件等数据处理工具。

实验步骤：第一部分：长度测量2. 记录测量数值，并计算出每组数据的平均值。

3. 利用Excel软件，将三组数据输入，并求出平均值及标准误差。

4. 根据标准误差得出测量误差，并计算出每组数据的误差范围。

1. 将固体密度标准物放在质量秤上，记录下物体重量。

2. 将容器中充满水，并记录下初始水位。

4. 计算出固体密度标准物水的体积，并据此计算出固体密度。

5. 重复以上步骤，测量出两组数据，并计算出平均值及误差范围。

实验注意事项：1. 在测量长度时，应注意各种测量工具的精度范围，并进行适当的误差处理。

2. 在固体密度测量中，应注意容器的精度范围，保持水平，并消除由于水温变化所产生的影响。

实验结果与分析：通过实验，我们测量了三个长度值，并计算出平均值、标准误差和误差范围。

结果显示，三个长度值的误差范围较小，测量结果的可靠性较高，符合测量精度的要求。

我们还使用质量比法测量了固体密度。

结果显示，两个数据的误差范围分别为0.0004和0.001，数据误差较小，测量结果较为可靠。

在实验过程中，我们发现测量误差的来源较多，包括测量工具精度、温度变化、实验操作的误差等。

因此，在实验中应该采取合适的方法，尽量减少这些误差的影响，提高实验结果的可靠性。

实验1 长度的测量(3#207室)一 实验目的1.掌握游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜等常用长度测量仪器测量原理和使 用方法。

2.学习应用有效数字记录测量数据和不确定度计算。

二 实验仪器游标卡尺（分度值0.02mm ，量程15cm ）、螺旋测微计（分度值0.01mm ，量 程2.5cm ）、读数显微镜（分度值0.02mm ，量程20cm ）、待测样品：口型遮 光片、金属圆柱筒、金属片等。

三 实验内容1．用螺旋测微计测量金属片的厚度10次。

测量时应注意—零点读数和使用棘 轮旋柄。

2．分别用游标卡尺测量圆柱筒内、外径和高各10次，求出圆柱筒的体积。

3．用读数显微镜测量口型遮光片的缝宽10次。

（先调目镜，后调物镜）四 数据处理1．金属片的厚度结果表示为D D U =± （mm ）（P ＝0.68）其中：A D U σ=，△仪＝0.004mm ，U B =△仪U2．读数显微镜测量口型遮光片宽度。

数据处理方法同1，△仪＝0.02mm 。

3．用游标卡尺测圆柱筒的内外径及高。

D 1、D 2、H 都为直接测量量，不确定度的处理方法同1。

算出圆柱筒的体积为V,结果表示为：V V U =± (单位) （P=0.68）五 实验报告写作提示：1、请按报告写作规范进行写作。

2、实验原理涉及的主要内容为：（1） 游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜（教材第三章，第一节P58;P60;P62）技术规格与使用注意事项；（2）概括、简述不确定度的概念、直接测量不确定度的估算、合成标准不确定度和展伸不确定度、间接测量不确定度的计算（教材第二章，第四节P35—P40）3、实验步骤不要写。

4、实验数据处理：（1）金属片厚度的平均值（要修正已定系差）及其合成标准不确定度；（2）口型遮光片宽度的平均值及其合成标准不确定度；（3）圆柱筒体积的平均值及体积的合成标准不确定度，要推导出体积不确定度传递公式。

六作业：1.螺旋测微计零点读数的正值和负值如何判定？测量时为何一定要用棘轮旋柄？2.读数显微镜如何正确使用？测量时应如何排除空程误差？3.P105 思考题 1。

大学物理实验报告学院班级实验日期2017 年5 月23 日实验地点：实验楼B411室图1游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上N 个分度格的总长度与主尺上（N -1）个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为a ，游标上最小分度值为b ，则有1()Nb N a =- （式1）那么主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）是：11N a b a aa N Nδ-=-=-= （式2）图2常用的游标是五十分游标(N =50)，即主尺上49mm 与游标上50格相当，见图2–7。

五十分游标的精度值δ=0.02mm 。

游标上刻有0、l 、2、3、…、9，以便于读数。

毫米以上的读数要从游标“0”刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。

即：先从游标卡尺“0”刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位，再从游标上读出毫米的小数位。

游标卡尺测量长度的普遍表达式为l ka nδ=+（式3）式中，k是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数，n是游标的第n条线与主尺的某一条线重合，a=1mm。

图3所示的情况，即l=21.58mm。

图3在用游标卡尺测量之前，应先把量爪A、B合拢，检查游标的“0”刻度线是否与主尺的“0”刻度线重合。

如不重合，应记下零点读数，加以修正，即待测量l=l1-l0。

其中，l1为未作零点修正前的读数值，l0为零点读数。

l0可以正，也可以负。

使用游标卡尺时，可一手拿物体，另一手持尺，如图4所示。

要特别注意保护量爪不被磨损。

使用时轻轻把物体卡住即可读数。

图42、螺旋测微器(千分尺)常见的螺旋测微器如（图5）所示。

它的量程是25mm，分度值是0.01mm。

图5螺旋测微器结构的主要部分是一个微螺旋杆。

螺距是0.5mm。

因此，当螺旋杆旋一周时，它沿轴线方向只前进0.5mm。

螺旋柄圆周上，等分为50格，螺旋杆沿轴线方向前进0.01mm时螺旋柄圆周上的刻度转过一个分格。

这就是所谓机械放大原理。

《大学物理学》实验教学大纲(供四年制本科信息与计算科学、医学信息工程等专业使用)Ⅰ前言《大学物理学》课程是一门专业基础课，它的主要任务是：授予学生所必须的物理学基本理论、基本技能和方法，为学习后继课程和将来从事相关工作及科学实验奠定必要的物理学基础。

由于物理学实验方法已经成为其相关专业实践的重要手段，因此给学生开设《物理学实验》等技术基础课十分必要，是理论课无法替代的，它可使学生在如何运用理论知识、实验方法和实验技能解决科学技术问题方面得到必要的基本训练。

《大学物理学》实验课，是学生进入大学后学习实验技术、接受系统的实验技能训练的开端，是培养学生的基本技能的重要环节，是实践能力培养的重要手段，也是后继实验课程的基础。

本大纲适用于四年制本科信息与计算科学（医学信息学）、医学信息工程、医学影像技术专业使用。

现将大纲使用中有关问题说明如下：一为了使教师和学生更好地掌握实验教材，大纲每个实验均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。

教学目的注明教学目标，教学要求分掌握、熟悉和了解，教学内容与教学要求对应，并统一标志（核心内容即知识点以下划实线，重点内容以下划虚线，一般内容不标示）便于学生重点学习。

二教师在保证教学大纲核心内容的前提下，可根据不同的教学手段，讲授重点内容和一般内容。

三教学参考总学时为24学时。

四使用教材为：《物理学实验指导》，自编，周涯主编，2013年。

Ⅱ正文实验一绪论和长度测量（游标尺、螺旋测微计）一教学目的认识实验课的目的、要求，掌握误差理论，有效数字及其运算规则，实验数据的处理及实验报告书写要求。

了解游标卡尺和螺旋测微计的构造，掌握其测量原理和使用方法。

二教学要求（一）熟悉实验误差理论，有效数字及其运算规则，实验数据的处理和实验报告的书写；（二）掌握游标卡尺和螺旋测微计的构造，掌握其测量原理和使用方法；（三）熟悉有效数字的记录和计算，学习基本的实验误差估算；（四）掌握用游标卡尺测量铜环的内、外径和高度，利用螺旋测微计测量钢球的直径。

基本长度测量与数据处理一、实验目的1．了解游标卡尺、千分尺（螺旋测微计）的原理，掌握其使用方法。

2．了解物理天平的构造原理，并掌握其正确使用方法。

3．进一步学习和运用测量结果的误差计算与分析方法。

二、实验仪器和用具游标卡尺、千分尺（螺旋测微计）、圆柱体、长方体、正方体、物理天平。

三、实验原理1．游标卡尺（1）结构 游标卡尺的构造如图1所示。

主尺D 是一根具有毫米分度的直尺，主尺头上有钳口A 和刀口A ′。

D 上套有一个滑框，其上装有钳口B 和刀口B ′及尾尺C ，滑框上刻有附尺E ，又称游标。

当钳口A 与B 靠拢时，游标的0线刚好与主尺上的0线对齐，这时读数是0。

测量物体的外部尺寸时，可将物体放在A 、B 之间，用钳口夹住物体，这时游标0线在主尺上的示数，就是被测物体的长度。

同理，测量物体的内径时，可用A ′B ′刀口；测孔眼深度和键槽深度时可用尾尺C 。

（2）读数原理 利用游标和主尺配合，至少可以直接较准确读出毫米以下1位或2位小数。

在10分度的游标中，10个分度的总长度刚好与主尺上9个最小分度的总长度相等，这样每个分度的长是0.9 mm ，每个游标分度比主尺的最小分度短0.1 mm 。

当游标0线对在主尺上某一位置时，如图2所示，毫米以上的整数部分y 可以从主尺上直接读出，y =11 mm ；读毫米以下的小数部分Δｘ时，应细心寻找游标与主尺上的刻线对得最齐的那一条线，图2中，游标上第6条线对得最齐，要读的Δｘ就是6个主尺分度与6个游标分度之差。

因6个主尺分度之长是6 mm ，6个游标分度之长是6×0.9 mm 故Δｘ＝6－6×0.9＝6×(1－0.9)＝0.6(mm) 从而总长L=y ＋Δｘ=11＋0.6=11.6(mm)为了读数精确，还可用20分度和50分度的游标，他们的原理和读数方法都相同。

如果用a 表示主尺上最小分度的长度，b 表示游标上最小分度的长度，用n 表示游标的分度数，并且取n 个游标分度与主尺(n －1)个最小分度的总长相等，则每一个游标分度的长度为图1 游标卡尺图2 读数原理(一)(1)这样，主尺最小分度与游标分度的长度差值为()n ana n ab a =--=-1 （2）测量时，如果游标第k 条刻线与主尺上的刻线对齐，那么游标0线与主尺上左边相邻刻线的距离 Δｘ＝ka －kb ＝k （a －b ）＝ka/n (3) 根据上面的关系，对于任何一种游标，只要弄清它的分度数与主尺最小分度的长度，就可以直接利用它来读数。

大学物理实验-长度测量长度测量是物理学的基本实验之一，它是测量任何物体大小的基础。

在许多工业和科学领域，长度测量都是精度至关重要的，因此精确测量长度是在现代工程和技术中必不可少的技能。

本实验将向您介绍两种测量长度的方法：使用游标卡尺和使用光学测量仪器。

我们将探讨这些测量技术的优点和不足，并解释如何正确使用它们来获得最准确的测量结果。

实验步骤：材料：- 游标卡尺- 黏土- 铅笔- 长钢板- 光学测量仪器- 纸张- 计算器步骤一：使用游标卡尺1. 在黏土中插入一根铅笔。

2. 将钢板放在桌子上，使其表面平整，然后用黏土将其固定在桌子上。

3. 用游标卡尺测量板的长度。

确保在测量之前，卡尺已完全关闭。

4. 可以使用铅笔标记板的两端。

5. 移动卡尺，使它与标记在钢板上的两端对准，并读取卡尺上的数字。

6. 重复几次，确保读数准确，并求出平均长度值。

步骤二：使用光学测量仪器1. 将光学测量仪器置于平坦表面上。

确保它稳定而不会移动。

如果需要，可以在表面下方垫一些垫子。

2. 打开测量仪器。

在某些情况下，您可能需要根据特定的测量程序调整设置。

3. 在纸张上绘制一条直线。

4. 将光学测量仪器的镜头对准将要测量的物体。

确保放置正确。

5. 在测量程度之前调整放置的物体位置。

确保它放置在稳定的位置上。

6. 在测量仪器上选择适当的测量单位，并开始测量。

优点和不足：游标卡尺的优点是可以测量物体的长度，便携，是一种简单、经济、可操作性强的测量工具。

游标卡尺的不足是精度受限制。

在长期使用中，可能会产生一些磨损，这会影响卡尺的准确度。

此外，可读性还取决于人眼的能力，因此有可能引起一定程度的误差。

与游标卡尺相比，光学测量仪器有更高的精确度。

它使用非接触式传感器，能够测量复杂曲面的长度、厚度、距离等。

这些仪器可以将数据直接传输至计算机上，以方便进一步数据分析。

另外，高质量的光学测量仪器可以通过加入其他测量模式和功能来扩展其测量范围和精确性。

(2023)完整大学物理实验报告之长度基本测量(一)2023完整大学物理实验报告之长度基本测量本文旨在介绍2023完整大学物理实验报告之长度基本测量的相关知识和实验步骤。

该实验是大学物理中必修的实验之一，基于此实验的基本原理，可以更深入地理解物理中的各种长度计量单位和其测量方法。

实验背景物理学中的长度测量是一项基本的实验。

随着科技的不断发展，现代测量技术也变得更加精确。

而在测量长度的基本实验中，我们所使用的工具是尺子和卡尺。

我们通过实验来了解尺子和卡尺的读数精度和误差。

实验器具准备为了进行本次实验，需要准备以下器具：•尺子•卡尺•平板玻璃•直尺实验步骤1.使用尺子和卡尺对所需测量的物体进行测量，记录下精确读数，在记录精确读数时需要注意记录单位。

2.对记录的数据进行统计计算，计算出其测量误差，误差的公式为：误差=平均值−精确值3.将数据记录在实验报告中，并加上图表和解释。

通过本次实验的数据统计和计算，我们得到了以下结果：物体精确值（m）读数（m）误差（m）物体1 1.23 1.21 0.02物体2 0.56 0.51 0.05物体3 2.34 2.35 -0.01根据我们的数据，我们可以看到，我们的测量误差都很小，测量精度较高。

实验结论通过本次实验，我们了解了尺子和卡尺的读数精度和误差，同时我们也进一步认识了长度计量单位和测量方法。

这对我们学习物理学中的其他实验有很大帮助。

实验改进如果可以改进此次实验的话，我们可以采用更加先进的测量仪器来实现高精度实验目标。

同时，我们也可以尝试更多样的实验形式来更好地理解物理学中长度测量的知识。

实验注意事项在进行本次实验时，需要注意以下事项，以保证实验的顺利进行：1.确保仪器的准确性：使用前需要检查尺子和卡尺的读数准确性，并进行调整。

2.进行多次测量：为了保证数据的准确性，需要进行多次测量并取平均值，减小误差。

3.注意单位：在记录数据时，需要注意单位的一致性，以免出现单位转换的问题。