实验目的

●练习正确使用游标卡尺进行长度测量。

实验原理

1.误差和有效数字

做物理实验时需要对物理量的数值进行测量。在读取测量数据时，应估读出最小刻度值的下一位。例如，用有毫米刻度的直尺测量长度时，要读到毫米的下一位。若测得某物体的位移是83.7mm，其中83是准确数值，7是估读的，是不准确的，但它仍有意义，表示这个位移在83mm和84mm之间，更接近84mm。所以，上述测得的三位数字8，3，7都是有效的。依靠测量工具，由准确数字和一位估读数字组成的表示测量结果的数字，叫作有效数字。

测量的结果不可能是绝对精确的，测量出来的数值跟被测物理量的真实值都不可能完全一致。测出的数值与真实值之间会存在一定的差异，这个差异叫作误差。

实验中为了减小误差，主要是采用多做几次测量求平均值的方法。我们做实验和进行测量时，一定要认真细致，注意分析产生误差的原因，想办法减小误差。

2.游标卡尺

（1）构造

游标卡尺主要由两部分组成，即主尺和游标尺，具体各部分的名称如图1-2-1所示。各部分的主要用途是：主尺用于读取标尺刻度线对应的整毫米数，游标尺用于读取对准主尺上某一刻度线的游标尺上的刻度数，内测量爪用于测量内径，外测量爪用于测量外径，深度尺用于测量深度，紧固螺钉用于固定游标尺。

图1-2-1　游标卡尺示意图

（2）读数原理

使用游标卡尺进行测量时，读数分为两步：先从游标零线位置读出主尺的整格数，再根据游标上与主尺对齐的刻线读出不足一分格的小数，二者相加即为测量值。

游标卡尺有0.1mm（游标尺上标有10分格）、0.05mm（游标尺上标有20分格）和0.02mm（游标尺上标有50个分格）、0.01mm（游标尺上标有100个分格）共4种精度。(www.daowen.com)

以50分格游标卡尺为例，它的精度为0.02mm，首先读出游标尺上的零刻度线对应主尺上的整毫米刻度数，然后读出游标尺上与主尺对齐的刻度数，此数乘0.02后，将两数相加，即得被测长度。如图1-2-2所示，主尺上的读数为33mm，游标尺上第12条刻度线与主尺上的刻度对齐，即为0.02mm×12=0.24mm，所以被测长度为33mm+12×0.02mm=33.24mm。

图1-2-2　游标卡尺读数

游标卡尺是利用主尺与游标尺上最小刻度的差值来精确测量的，差值不同，其测量的精度也不同，测量值小数点后的位数也不同，但它们的读数方法相同，即：测量值=游标尺“0”对应主尺上的整毫米数+与主尺刻度线对齐的游标尺的格数×精度。

实验器材

游标卡尺，一小段金属管，小量筒。

实验步骤

用游标卡尺测量小段金属管的长度。4人一组，每人测一次，把测量的数据填入表1-2-1中。

用游标卡尺测量金属管的内径和外径。测量时，先在管的一端测量两个方向互相垂直的内径（和外径），再在管的另一端测量两个方向互相垂直的内径（和外径），把测量的数据填入表1-2-1中，分别求出内径和外径的平均值。

用游标卡尺测量小量筒的深度，在不同位置测量4次，把测量的数据填入表1-2-1中，求出平均值。

表1-2-1

实验评价