实验1测量误差与不确定度

59 实验1 测量误差与不确定度 【实验目的】 1．学习基本物理量的测量方法； 2．了解测量误差和不确定度的概念和简单计算； 3．了解游标原理和螺旋测微原理。 【仪器用具】 游标卡尺，螺旋测微计，读数显微镜，电子天平，量杯，支架等 【原理概述】 1 ． 游标测量原理 用米尺测量长度，对小于最小分度的部分，我们只能估计得出。我们在米尺上安装一个可移动的，带有按一定规则来刻线的副尺，原来的米尺就可以成为精度较高的游标尺。与副尺相对应，我们把原有的米尺称为主尺。下面我们以精密度为 0.02m m 的游标尺为例来说明一般的游标原理。 精密度为 0.02m m 的游标尺主尺的最小分度为 1m m ，副尺在长 49m m 的长度上均匀地刻有50 个刻度。测量长度时，先从副尺的0 刻度去读出以 m m 为单位的整数部分，然后从主尺和 图 1 游标原理示意图 副尺的零刻度在主尺的28m m 和29m m 之间，副尺上的第 13 条刻线与主尺对齐， 副尺 50 个刻度共长 49m m ，主尺最小刻度为 1m m 。 副尺中找出对齐的刻度。为叙述方便起见，我们假设副尺的0 刻度在主尺的28m m 和29m m 之间，副尺上的第 13条刻线与主尺对齐。副尺的0刻度与第 13条刻线之间的长度为4913m m50，而主尺上 28m m 刻度到对齐线之间的长度为 13m m 。所以主尺上 28m m 刻度到副尺的0 刻度的 60 长度为 491131313130.020.26 m m5050 加上整数部分，被测长度为 28.26mm。一般地，若游标尺副尺上的 m 个刻度间的长度与主尺 上 的(m-1)个 刻 度间 的 长度 相 等， 主 尺 上相 邻 两个 刻 度间 的 长度 为 y，读 数 规律 为mynLL0，其中 L0 为从副尺的 0 刻度对应主尺读数的整数部分，n 为副尺上对齐线的顺序数。 游标原理可以应用于测量角度，这时主尺和副尺均制成圆弧形状。一般情况下游标尺的仪器误差为其精密度的一半，精密度可由my计算。在正式进行测量前，要对校准游标卡尺。当两量爪接触时如果游标卡尺不指零，则在测量结果中要扣除零读数。 2 ． 螺旋测微原理 图 2 螺旋测微计 A：螺杆（测杆），B：测砧（对杆），C：螺旋柄（微分筒），D：螺母套 E：锁把，F：棘轮，H：分度盘，L：标尺套筒，Q：尺架 当螺母固定时，螺杆旋转一周同时前进一个螺距。利用这个原理可以制成螺旋测微计。螺旋测微计的螺杆上固定有一个带有刻度盘的微分筒，刻度盘...