實驗題目： 基本測量
1、實驗目的
（1）掌握游標卡尺的讀數原理和使用方法，學會測量不同物體的長度。
（2）掌握千分尺（螺旋測微器）和物理天平的使用方法。
（3）測量規則固體密度。
（4）測量不規則固體密度。
（5）學會正確記錄和處理實驗資料，掌握有效數字記錄、運算和不確定度估算。
2、實驗儀器(在實驗時注意記錄各實驗儀器的型號規格
游標卡尺(量程：125mm，分度值：0.
02mm，零點讀數：0.00mm)、螺旋測微計(量程：
25mm，分度值：0.01mm，零點讀數：
-0.005)、物理天平(量程：500g，感量：
0.05g)、溫度計(量程：100℃，分度值：
1℃ )。
3、實驗原理
1、固體體積的測量
圓套內空部分體積v空＝πd2內h／4
圓筒材料的體積v＝圓筒壁的體積=
其相對不確定度計算公式為：
不確定度為：
①游標卡尺的工作原理
游標卡尺是利用主尺和副尺的分度的微小差異來提高儀器精度的。如圖1所示的「十分游標」，主尺上單位分度的長度為1mm，副尺的單位分度的長度為0.9mm，副尺有10條刻度，當主、副尺上的零線對齊時，主、副尺上第n (n為小於9的整數) 條刻度相距為n×0.
1=0.n mm，當副尺向右移動0.n mm時，則副尺上第n條刻度和主尺上某刻度對齊。
由此看出，副尺移動距離等於0.1mm的n倍時都能讀出，這就是「十分游標」能把儀器精度提高到0.1mm的道理。
鋼珠(球)的體積
②螺旋測微計的工作原理
如圖2所示，a為固定在弓形支架的套筒，c是螺距為0.5mm的螺桿，b為活動套筒,它和測微螺桿連在一起。活動套筒旋轉一周,螺桿移動0.
5mm。活動套筒左端邊緣沿圓周刻有50個分度，當它轉過1分度，螺桿移動的距離δ=0.5/50=0.
01mm，這樣，螺桿移動0.01mm時，就能準確讀出。
③移測顯微鏡
移測顯微鏡的螺旋測微裝置的結構和工作原理與螺旋測微計相似，所以能把儀器精度提高到0.01mm。由於移測顯微鏡能將被測物體放大，因而物體上相距很近的兩點間的距離也能測出。
2、固體和液體密度的測量
(1)流體靜力稱衡法
①固體密度的測定，設用物理天平稱衡一外形不規則的固體，稱得其質量為m，然後將此固體完全浸入水中稱衡，稱得其質量為m1，水的密度為ρ0，則有:
ρ固=mρ0/(m-m1)
②液體密度的測定
先用物理天平稱衡一固體，稱得其質量為m，然後將此固體完全浸入水中稱衡，稱得其質量為m1，若將該物體再浸入待測液體中進行稱衡，設稱得其質量為m2，水的密度為ρ0，則有:
ρ液=ρ0(m-m2)/(m-m1)
(2)用比重瓶測液體的密度，設空比重瓶的質量為m1，充滿密度為ρx3待液體時的質量為m2，充滿和該液體同溫度的蒸餾水時的質量為m3，比重瓶在該溫度下容積為v，水的密度為ρ0，則
ρ=ρ0(m2-m1)/(m3-m1)
3、實驗內容及資料記錄**，橙色字型的資料是在實驗室測量出的原始資料，其他資料是計算所得。
一、用游標卡尺（千分尺）測量銅套的高h、外徑d、內徑d等基本量度，估算各直接測量量的不確定度。計算出物體的體積，估算不確定度。
表1-2 游標卡尺(量程125mm、最小分度值δ儀=0.02mm、零點讀數0.00mm)測量銅管外形尺寸
=0.00955mm≈0.01mm
同樣可以計算出ua(d)=0.00843mm ≈0.01mm，ua(d)=0.00989mm≈0.01mm，
ub===0.01mm
uc(h)= =0.0150mm≈0.01mm,
uc(d)= =0.0143mm≈0.01mm，
uc(d)= =0.0152mm≈0.01mm，
計算銅套的體積及其不確定度：
v==4063.73mm3=4.0637×10-6(m)
(式中的不確定度u(d) u(d) u(h)代入c類不確定度)
=21.68 mm3=21.68×10-9(m)
測量結果為：銅套的體積v=(4.06±0.02) ×10-6(m)
二、用螺旋測微器（外徑用千分尺）測量小鐵球的直徑d，並計算其體積
最小分度值δ儀=0.01mm，系統誤差=儀器的零點讀數= -0.005mm
鋼珠的直徑為：d=5.006±0.006
=0.03
ub===0.006mm
uc(d)= =0.0143mm≈0.01mm，
=65.68574926≈65.69mm3(不要求計算體積v的不確定度)
三、用物理天平測量固體和液體的密度。
1、由靜力稱衡法求固體銅的密度。
m1—待測物在空氣中的質量 m２—待測物在水中稱衡的質量 ρ水—當時水溫度下水的密度
天平的δ儀=天平感量=0.05g，溫度計的δ儀=儀器分度值=1℃
計算ρ=ρ水m1/(m1－m２)
=(0.99505×103×82.78×10-3)÷[(82.78-52.190)×10-3]
=2.6927×103(kg m-3) =2.6927(g cm-3)
不確定度：因為本實驗所有資料都是單次測量，所以只算b類不確定u(m)=ub===0.03g
測量結果的報道：
待測固體花崗岩的密度為：ρ=2.693±0.001(gcm-3)=2.693(1±0.1%)(g cm-3)
評價：查表知花崗岩密度公認值為2.6(g cm-3)至2.7(g cm-3)，
本實驗結果剛好在此範圍，說明本次實驗較準確。
2、用靜力稱衡法測液體密度
m1—待測物在空氣中的質量 m２—待測物在水中稱衡的質量 m3—待測物在液體中稱衡的質量，ρ水—當時水溫度下水的密度，
天平的δ儀=天平感量=0.05g，溫度計的δ儀=儀器分度值=1℃
計算：ρ甘=ρ水(m1－m3)/(m1－m２)
0.99505×(82.78-44.10)÷(82.78-52.19)
1.258(g cm-3)
不確定度：因為本實驗所有資料都是單次測量，
所以只算b類不確定u(m)= u(m)=ub===0.03g
測量結果的報道：
甘油的密度為：ρ甘油=1.258±0.002(g cm-3)=1.258(1±0.2%)(g cm-3)
評價：查表得20℃時，甘油密度ρ甘=1.261(g cm-3)
(1.261-1.258)/0.002=1.9＜3，測量值與公認值十分接近，結果可取。
3、用比重瓶法測量液體的密度。
設空比重瓶的質量為m1，充滿密度為ρ液待液體時的質量為m2，充滿和該液體同溫度的蒸餾水時的質量為m3，比重瓶在該溫度下容積為v，則
天平的δ儀=天平感量=0.05g，
計算：由於當時水溫相同，所以水的密度與上表查得相同
ρ甘=ρ水(m2－m1)/(m3－m1)
=0.99505×(14.28-7.80)÷(13.00-7.80)
=1.24(g cm-3)
不確定度：因為本實驗所有資料都是單次測量，
所以只算b類不確定u(m)= u(m)=ub===0.03g
測量結果的報道：
甘油的密度為：ρ甘油=1.24±0.02(gcm-3)=1.24(1±2%) (g cm-3)
評價：(1.261-1.24)/0.02=1.3＜3 所以結果可取
實驗感想：寫出自己實驗時所獲得的啟示或掌握的知識。
注意：寫實驗報告必須用專用的a4實驗報告紙，不能用其他形式的作業本信紙方格紙等，並且一定要寫上班別、學號、組別、實驗題目、實驗日期等內容。並且要與預習報告裝訂在一起交
實驗報告評分標準
實驗報告扣分標準
注意事項：實驗預習報告上的實驗儀器只需寫上標題、畫出記錄**，到實驗室才把要填內容對著儀器記錄好。不能在來實驗室前把所使用的儀器名稱及型號規格提前寫好，如提前寫的扣5分，列印的預習報告或實驗報告都不能列印出老師發下資料的提示注意事項的內容，如有則扣10分，預習報告或實驗報告無需畫儀器的**及相片，如果是列印的有儀器的**及相片扣10分，實驗步驟上只需要寫出實驗的內容標題即可，無需寫太詳細的操作細節內容，如果把老師提供的資料的詳細操作細節不加修改的抄到預習報告或實驗報告的，扣5分，
如果同學們需要把老師發下去的儀器相片、注意事項提示和操作的細節內容列印出來看的話，則應另存再列印，而且幾個人合著使用乙份即可，每個實驗全班約列印
六、七份左右，然後互相傳遞著看是非常好的。
測量實驗報告
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