實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本測(cè)量

實(shí)驗(yàn)題目：基本測(cè)量1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理和使用方法，學(xué)會(huì)測(cè)量不同物體的長(zhǎng)度。（2）掌握千分尺（螺旋測(cè)微器）和物理天平的使用方法。（3）測(cè)量規(guī)則固體密度。（4）測(cè)量不規(guī)則固體密度。（5）學(xué)會(huì)正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，掌握有效數(shù)字記錄、運(yùn)算和不確定度估算。2、實(shí)驗(yàn)儀器（在實(shí)驗(yàn)時(shí)注意記錄各實(shí)驗(yàn)儀器的型號(hào)規(guī)格游標(biāo)卡尺（量程：125mm,分度值：0.02mm,零點(diǎn)讀數(shù)：0.00mm）、螺旋測(cè)微計(jì)（量程：25mm,分度值：0.01mm零點(diǎn)讀數(shù)：-0.005）、物理天平（量程:500g,感量：005g）、溫度計(jì)（量程：100°C，分度值:1T）。3、實(shí)驗(yàn)原理1、固體體積的測(cè)量圓套內(nèi)空部分體積V空=盯d內(nèi)H/4兀圓筒材料的體積V=圓筒壁的體積=（D2-d2）-H4其相對(duì)不確定度計(jì)算公式為：2(2D2U￥2D2(2D2U￥2DD2-D2

2101cm主尺1IlliI|1111111111110510副尺圖1+—1~~DT圖1D2-D221不確定度為：Uv—V游標(biāo)卡尺的工作原理游標(biāo)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(biāo)”主尺上單位分度的長(zhǎng)度為1mm,副尺的單位分度的長(zhǎng)度為0.9mm,副尺有10條刻度，當(dāng)主、副尺上的零線對(duì)齊時(shí)，主、副尺上第n（n為小于9的整數(shù)）條刻度相距為nX0.1=0.nmm,當(dāng)副尺向右移動(dòng)0.nmm時(shí)，則副尺上第n條刻度和主尺上某刻度對(duì)齊。由此看出，副尺移動(dòng)距離等圖2于0.1mm的n倍時(shí)都能讀出，這就是“十分游標(biāo)”能把儀器精度提高到0.1mm的道理。圖24兀鋼珠（球）的體積V—Q兀r3—<D336螺旋測(cè)微計(jì)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(dòng)套筒，它和測(cè)微螺桿連在一起?；顒?dòng)套筒旋轉(zhuǎn)一周，螺桿移動(dòng)0.5mm?；顒?dòng)套筒左端邊緣沿圓周刻有50個(gè)分度,當(dāng)它轉(zhuǎn)過1分度，螺桿移動(dòng)的距離&=0.5/50=0.01mm,這樣，螺桿移動(dòng)0.01mm時(shí)，就能準(zhǔn)確讀出。移測(cè)顯微鏡移測(cè)顯微鏡的螺旋測(cè)微裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理與螺旋測(cè)微計(jì)相似，所以能把儀器精度提高到0.01mm。由于移測(cè)顯微鏡能將被測(cè)物體放大，因而物體上相距很近的兩點(diǎn)間的距離也能測(cè)出。2、固體和液體密度的測(cè)量（1）流體靜力稱衡法①固體密度的測(cè)定，設(shè)用物理天平稱衡一外形不規(guī)則的固體，稱得其質(zhì)量為m,然后將此固體完全浸入水中稱衡，稱得其質(zhì)量為m],水的密度為p0,則有:p固=mp0/（m-m1）

②液體密度的測(cè)定先用物理天平稱衡一固體，稱得其質(zhì)量為m,然后將此固體完全浸入水中稱衡，稱得其質(zhì)量為my若將該物體再浸入待測(cè)液體中進(jìn)行稱衡，設(shè)稱得其質(zhì)量為m2,水的密度為p°,則有：P液^p0(m-m2)/(m-mi)(2)用比重瓶測(cè)液體的密度，設(shè)空比重瓶的質(zhì)量為my充滿密度為px3待液體時(shí)的質(zhì)量為m2，充滿和該液體同溫度的蒸餾水時(shí)的質(zhì)量為m3，比重瓶在該溫度下容積為V,水的密度為p°,則p=p0(m2-m1)/(m3-m1)3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)記錄表格，橙色字體的數(shù)據(jù)是在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量出的原始數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)是計(jì)算所得。一、用游標(biāo)卡尺(千分尺)測(cè)量銅套的高H、外徑D、內(nèi)徑d等基本量度，估算各直接測(cè)量量的不確定度。計(jì)算出物體的體積，估算不確定度。123456平均值UAH(mm)36.080.01D(mm)20.250.01d(mm)16.3616.3616.3016.3416.32123456平均值UAH(mm)36.080.01D(mm)20.250.01d(mm)16.3616.3616.3016.3416.3216.3216.330.01UB0.010.010.01紜H-H)2/6X(6-1)i=1工(H-H)2/n(n-1)=i=10.01-C0.010.01根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字=[(36.06—36.08)2+(36.04—36.08)2+(36.10—36.08)2+(36.08—36.08)2+(36.08—36.08)2+(36.10—36.08)26x(6—1)=0.00955mm^0.01mm同樣可以計(jì)算出UA(D)=0.00843mm"0.01mm,UA(d)=0.00989mm^0.01mm,UB=A儀/、'3=0.02/13=0.01mmUC(H)=點(diǎn)U(H))2+(U)2=0.0150mm"0.01mm,CABU」D)=J(U(D))2+(U)2=0.0143mm"0.01mm,CVABUC(d)=p(Ua(d))2+(化)2=0.0152mm"0.01mm,計(jì)算銅套的體積及其不確定度：兀V=-(D2—d2)-H=4063.73mm3=4.0637x10-6(m)U(V)U(V)=\：J(^DU(D)]+三U(d)+認(rèn)6D丿dd''丿匸U(H)]Iqh丿=21.68mm3=21.68x10-9(m)根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字=.”(弓HDU(d))+(2HdU(d))+[4(D2—d2)U(H)]2(式中的不確定度U(D)U(d)U(H)=21.68mm3=21.68x10-9(m)根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字測(cè)量結(jié)果為：銅套的體積V=(4.06±0.02)x10-6(m)、用螺旋測(cè)微器位外與不千分度末位取齊鐵球的直林咖其體賊=最小分度值△?=0.01mm,系統(tǒng)誤差=儀器的零點(diǎn)讀數(shù)=-0.005mm

鋼珠123456平均值UaUbUCD(mm)4.9965.0044.9965.0005.0124.9955.0010.0030.0060.006鋼珠的直徑為：D=5.006±0.006UA(D)=2(D-D)2/n(n-1)二(H-H)2/6x(6-1)=0.03、i=1UB=A儀/j3=、i=1U(D)=J(U(D))2+(U)2=0.0143mma0.01mm,TOC\o"1-5"\h\z4兀3142V二—兀r3=D3=x5.0063=65.68574926"65.69mm3(不要求計(jì)算體積V的不確定度)366三、用物理天平測(cè)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(cè)物在空氣中的質(zhì)量m—待測(cè)物在水中稱衡的質(zhì)量p—當(dāng)時(shí)水溫度下水的密度I———一儀1m1(g)I———一儀1m1(g)△m1(g)m2(g)儀1△m2(g)T°C△TCp水(g?cm-3)82.780.0552.190.0532.010.99505計(jì)算p=p水m/m]—m2)=(0.99505<103X82.78X10-3)寧[(82.7852.190/10-3]=2.6927X103(kgm-3)=2.6927(gcm-3)此密度是按當(dāng)時(shí)水的溫度查書中水的密度表得到的J丿不確定度：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)都是單次測(cè)量，所以只算B類不確定U(m)=UB=A儀/打=0.05/訂=0.03g=pfcm一m)一m一m丄=p(-m》Cm—m丄=-0.055水12112水2121"=p(-m)Cm一m)2=-0.088dm水112(U(m)(U(m))21U(p)=(m-m)21_2_dp'dp、dm.'27根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的末位要與不確定度末位取齊_根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字?\(-m)2(U(m))2+m2(U(m))2=0.03x.6.0552+O.O882)=0.003(g-cm-(m-m)21_2_dp'dp、dm.'27根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的末位要與不確定度末位取齊_根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字評(píng)價(jià)：查表知花崗巖密度公認(rèn)值為2.6(gcm-3)至2.7(gcm-3),本實(shí)驗(yàn)結(jié)果剛好在此范圍，說明本次實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確。2、用靜力稱衡法測(cè)液體密度|—————~儀m1(g)△m1(g)m2(g)r~~儀—2~~1△m2(g)m3(g)△m3(g)TC△TCp」g?cm-3)82.780.0552.190.0244.100.0532.010.99505m1—待測(cè)物在空氣中的質(zhì)量m—待測(cè)物在水中稱衡的質(zhì)量m3—待測(cè)物在液體中稱衡的質(zhì)123量，p水—當(dāng)時(shí)水溫度下水的密度，水天平的△儀=天平感量=0.05g,溫度計(jì)的厶儀=儀器分度值=1r33計(jì)算：P甘=卩(m1－m3)/(m1－m)=0.99505X(82.78-44.10)寧(82.78-52.19)=1.258(gcm-3)不確定度：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)都是單次測(cè)量，所以只算B類不確定U(m)=U(m)=UB=A/朽=0.05/p3=0.03gB儀r、此密度是按當(dāng)時(shí)水的溫度查書中水的密度表得到的dpdm=pK-m)+m]f(m-m》=-0.009水23121dm2dp=pm一mm一m力=-0.04水13■12dm=p(-1)；(m-m)=-0.03水'123P水?J(m(m—m)211312—mr(m))2+(m—m21一-=U(m).|.Rdm1丿=0.03xv(.0092+0.042+0.0320.002(g-cm-3根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的末位要與不確定度末位根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字測(cè)量結(jié)果的報(bào)道：甘油的密度為：p=1.258土0.002(gcm-3)=1.258(1土0.2%)(gcm-3)甘油評(píng)價(jià)：查表得20°C時(shí)，甘油密度p廿=1.261(gcm-3)甘(1.261-1.258)/0.002=1.9V3,測(cè)量值與公認(rèn)值十分接近，結(jié)果可取。3、用比重瓶法測(cè)量液體的密度?！?——儀空瓶質(zhì)量m,g)卜m,(g)充滿液體時(shí)的質(zhì)量為m2(g).\m2(g)充滿蒸餾水時(shí)的質(zhì)量為m3(g).\m3(g)設(shè)空比重瓶的質(zhì)量為m1，充滿密度為p液待液體時(shí)的質(zhì)量為m2,充滿和該液體同溫度的蒸餾水時(shí)的質(zhì)量為m3，比重瓶在該溫度下容積為V,則天平的△儀=天平感量=0.05g儀I計(jì)算：由于當(dāng)時(shí)水溫相同，所以水的密度與上表查得相同P甘=卩^(m2-m1)/(m3-m1)=0.99505X(14.28-7.80)寧(13.00-7.80)=1.24(gcm-3)不確定度：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)都是單次測(cè)量，所以只算B類不確定U(m)=U(m)=UB=A/朽=0.05/f3=0.03gB儀dpdm1

dp

dm2

dp

dm=p-(m—m)=-0.19水31=p(m-m)(m-m水1231=-0.43=-0.24U(p)=A2(U(m))U(p)=A2(U(m))2+i丿A2(U(m))2+2丿dm3A2(U(m))23丿)根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字2+=U(m)-)根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，不確定度只取一個(gè)有效數(shù)字2+=U(m)-=0.03x0.432+0.192+0.242丿=0.02(g-測(cè)量結(jié)果的報(bào)道：甘油的密度為：P甘油1.24±0.02(gcm-3)=1.24(1±2%)(gcm3)評(píng)價(jià)：(1.261-1.24)/0.02=1.3V3所以結(jié)果可取p水?”「(m-m)2(U(m))2+(m(m一m)2231331一m)2(U(m))2+(m一m)2(U(m))212123根據(jù)有效數(shù)字的取值規(guī)則，測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的末位要與不確定度末位取齊注意：寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須用專用的A4實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙，不能用其他形式的作業(yè)本信紙方格紙等，并且一定要寫上班別、學(xué)號(hào)、組別、實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)日期等內(nèi)容。并且要與預(yù)習(xí)報(bào)告裝訂在一起交實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)名稱日期姓名學(xué)號(hào)填寫完全實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容數(shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果討論觀點(diǎn)正確原理圖原理公式必要文字?jǐn)?shù)據(jù)正確數(shù)據(jù)計(jì)算正確不確定計(jì)算正確5分5分5分10分10分10分5分10分15分15分10分實(shí)驗(yàn)報(bào)告扣分標(biāo)準(zhǔn)未用直尺畫表格單位未寫未寫物理量名稱未寫學(xué)號(hào)有效數(shù)字錯(cuò)誤數(shù)據(jù)明顯錯(cuò)誤作圖未用鉛筆扣5分扣5分扣5分扣3分扣10分扣10分扣5分注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告上的實(shí)驗(yàn)儀器只需寫上標(biāo)題、畫出記錄表格，到實(shí)驗(yàn)室才把要填內(nèi)容對(duì)著儀器記錄好。不能在來實(shí)驗(yàn)室前把所使用的儀器名稱及型號(hào)規(guī)格提前寫好，