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实验报告基本测量

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实验题目： 基本测量

1、实验目的

（1）掌握游标卡尺的读数原理和使用方法，学会测量不同物体的长度。

（2）掌握千分尺（螺旋测微器）和物理天平的使用方法。

（3）测量规则固体密度。

（4）测量不规则固体密度。

（5）学会正确记录和处理实验数据，掌握有效数字记录、运算和不确定度估算。

2、实验仪器(在实验时注意记录各实验仪器的型号规格

游标卡尺(量程：125mm，分度值：0.02mm，零点读数：0.00mm)、螺旋测微计(量程：25mm，分度值：0.01mm，零点读数：-0.005)、物理天平(量程：500g，感量：0.05g)、温度计(量程：100℃，分度值：1℃ )。

3、实验原理

1、固体体积的测量

圆套内空部分体积V空＝πd2内H／4

圆筒材料的体积V＝圆筒壁的体积=H)dD(422

其相对不确定度计算公式为：22212221221222221222)(hUDDUDDDUDVUhDDV

不确定度为：VUVUVV

①游标卡尺的工作原理

游标卡尺是利用主尺和副尺的分度的微小差异来提高仪器精度的。如图1所示的“十分游标”，主尺上单位分度的长度为1mm，副尺的单位分度的长度为0.9mm，副尺有10条刻度，当主、副尺上的零线对齐时，主、副尺上第n (n为小于9的整数) 条刻度相距为n×0.1=0.n

mm，当副尺向右移动0.n mm时，则副尺上第n条刻度和主尺上某刻度对齐。由此看出，副尺移动距离等于0.1mm的n倍时都能读出，这就是“十分游标”能把仪器精度提高到0.1mm的道理。

钢珠(球)的体积33634DrV

②螺旋测微计的工作原理

如图2所示，A为固定在弓形支架的套筒，C是螺距为0.5mm的螺杆，B为活动套筒,它和测微螺杆连在一起。活动套筒旋转一周,螺杆移动0.5mm。活动套筒左端边缘沿圆周刻有50个分度，当它转过1分度，螺杆移动的距离δ=0.5/50=0.01mm，这样，螺杆移动0.01mm时，就能准确读出。

③移测显微镜

移测显微镜的螺旋测微装置的结构和工作原理与螺旋测微计相似，所以能把仪器精度提高到0.01mm。由于移测显微镜能将被测物体放大，因而物体上相距很近的两点间的距离也能测出。

2、固体和液体密度的测量

(1)流体静力称衡法

①固体密度的测定，设用物理天平称衡一外形不规则的固体，称得其质量为m，然后将此固体完全浸入水中称衡，称得其质量为m1，水的密度为ρ0，则有:

ρ固=mρ0/(m-m1) 0

A

图2

B 5

0

45 C 0 1cm 主尺

0 5 10

图1 副尺 —

欢迎下载 2 ②液体密度的测定

先用物理天平称衡一固体，称得其质量为m，然后将此固体完全浸入水中称衡，称得其质量为m1，若将该物体再浸入待测液体中进行称衡，设称得其质量为m2，水的密度为ρ0，则有:

ρ液=ρ0(m-m2)/(m-m1)

(2)用比重瓶测液体的密度，设空比重瓶的质量为m1，充满密度为ρx3待液体时的质量为m2，充满和该液体同温度的蒸馏水时的质量为m3，比重瓶在该温度下容积为V，水的密度为ρ0，则

ρ=ρ0(m2-m1)/(m3-m1)

3、实验内容及数据记录表格，橙色字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。

一、用游标卡尺（千分尺）测量铜套的高H、外径D、内径d等基本量度，估算各直接测量量的不确定度。计算出物体的体积，估算不确定度。

表1-2 游标卡尺(量程125mm、最小分度值Δ仪=0.02mm、零点读数0.00mm)测量铜管外形尺寸

1 2 3 4 5 6 平均值 UA UB UC

H(mm) 36.06 36.04 36.10 36.08 36.08 36.10 36.08 0.01 0.01 0.01

D(mm) 20.22 20.26 20.24 20.26 20.28 20.26 20.25 0.01 0.01 0.01

d(mm) 16.36 16.36 16.30 16.34 16.32 16.32 16.33 0.01 0.01 0.01

61212)16(6/)()1(/)()(iiniiAHHnnHHHU

)16(6)08.3610.36()08.3608.36()08.3608.36()08.3610.36()08.3604.36()08.3606.36(222222

=0.00955mm≈0.01mm

同样可以计算出UA(D)=0.00843mm ≈0.01mm，UA(d)=0.00989mm≈0.01mm，

UB=3/仪=3/02.0=0.01mm

UC(H)= 22)())((BAUHU=0.0150mm≈0.01mm,

UC(D)=22)())((BAUDU=0.0143mm≈0.01mm，

UC(d)= 22)())((BAUdU=0.0152mm≈0.01mm，

计算铜套的体积及其不确定度：

V=H)dD(422=4063.73mm3=4.0637×10-6(m)

222)()()()(HUHVdUdVDUDVVU22222)]()(4[))( 2())( 2(HUdDdUdHDUDH(式中的不确定度U(D) U(d) U(H)代入C类不确定度)

=21.68 mm3=21.68×10-9(m)

测量结果为：铜套的体积V=(4.06±0.02) ×10-6(m)

二、用螺旋测微器（外径用千分尺）测量小铁球的直径D，并计算其体积33634DrV

最小分度值Δ仪=0.01mm，系统误差=仪器的零点读数= -0.005mm 根据有效数字的取值规则，不确定度只取一个有效数字

根据有效数字的取值规则，不确定度只取一个有效数字

根据有效数字的取值规则，测量结果有效数字的末位要与不确定度末位取齐 —

欢迎下载 3 钢珠 1 2 3 4 5 6 平均值 UA

UB UC

D(mm) 4.996 5.004 4.996 5.000 5.012 4.995 5.001 0.003 0.006

0.006

钢珠的直径为：D=5.006±0.006

61212)16(6/)()1(/)()(iiniiAHHnnDDDU=0.03

UB=3/仪=3/01.0=0.006mm

UC(D)=22)())((BAUDU=0.0143mm≈0.01mm，

333006.56142.3634DrV=65.68574926≈65.69mm3(不要求计算体积V的不确定度)

三、用物理天平测量固体和液体的密度。

1、由静力称衡法求固体铜的密度。

m1—待测物在空气中的质量 m２—待测物在水中称衡的质量 ρ水—当时水温度下水的密度

天平的Δ仪=天平感量=0.05g，温度计的Δ仪=仪器分度值=1℃

m1(g) Δm1(g) m２(g) Δm2(g) T℃ ΔT℃ ρ水(g·cm-3)

82.78 0.05 52.19 0.05 32.0 1 0.99505

计算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)

不确定度：因为本实验所有数据都是单次测量，所以只算B类不确定U(m)=UB=3/仪=3/05.0=0.03g

055.022122211211mmmmmmmmm水水

088.022112mmmm水

)(003.0088.0055.003.0)()()()()()()()(32222212221212222122222121cmgmmmUmUmmUmmmmUmmUmU水

测量结果的报道：

待测固体花岗岩的密度为：ρ=2.693±0.001(gcm-3)=2.693(1±0.1%)(g cm-3)

评价：查表知花岗岩密度公认值为2.6(g cm-3)至2.7(g cm-3)，

本实验结果刚好在此范围，说明本次实验较准确。

2、用静力称衡法测液体密度

m1—待测物在空气中的质量 m２—待测物在水中称衡的质量 m3—待测物在液体中称衡的质量，ρ水—当时水温度下水的密度，

天平的Δ仪=天平感量=0.05g，温度计的Δ仪=仪器分度值=1℃

m1(g) Δm1(g) m２(g) Δm2(g) m3(g) Δm3(g) T℃ ΔT℃ ρ水(g·cm-3)

82.78 0.05 52.19 0.02 44.10 0.05 32.0 1 0.99505 此密度是按当时水的温度查书中水的密度表得到的

根据有效数字的取值规则，不确定度只取一个有效数字 根据有效数字的取值规则，测量结果有效数字的末位要与不确定度末位取齐 —

欢迎下载 4 计算：ρ甘=ρ水(m1－m3)/(m1－m２)

=0.99505×(82.78-44.10)÷(82.78-52.19)

=1.258(g cm-3)

不确定度：因为本实验所有数据都是单次测量，

所以只算B类不确定U(m)= U(m)=UB=3/仪=3/05.0=0.03g

03.0)1(04.0009.0213221312221321mmmmmmmmmmmmm水水水

)(002.003.004.0009.003.0)()()()()()()()()()()()(3222232221232122221321223221232322222121cmgmmmmUmUmmmUmmmUmmmmmUmmUmmUmU水

测量结果的报道：

甘油的密度为：ρ甘油=1.258±0.002(g cm-3)=1.258(1±0.2%)(g cm-3)

评价：查表得20℃时，甘油密度ρ甘=1.261(g cm-3)

(1.261-1.258)/0.002=1.9＜3，测量值与公认值十分接近，结果可取。

3、用比重瓶法测量液体的密度。

设空比重瓶的质量为m1，充满密度为ρ液待液体时的质量为m2，充满和该液体同温度的蒸馏水时的质量为m3，比重瓶在该温度下容积为V，则

天平的Δ仪=天平感量=0.05g，

空瓶质量m1(g) Δm1(g) 充满液体时的质量为m2(g) Δm2(g) 充满蒸馏水时的质量为m3(g) Δm3(g)

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基本长度测量实验报告

基本长度测量实验报告

基本长度测量实验报告

基本长度测量实验报告

引言：

在科学研究和工程领域中，准确测量长度是非常重要的。无论是建筑设计、制造工艺还是实验研究，都需要准确的长度测量。本实验旨在通过使用不同的测量工具和方法，探究基本长度测量的原理和技巧，并比较它们的准确性和适用性。

实验材料：

1. 尺子

2. 卷尺

3. 游标卡尺

4. 比较长度样品（如金属块、纸片等）

实验步骤：

1. 尺子测量法：

首先，选取一段已知长度的样品，如金属块。将尺子的起点对齐样品的一端，然后读取尺子上与样品另一端对齐的刻度值。重复多次测量，并计算平均值。记录测量结果。

2. 卷尺测量法：

选取另一段已知长度的样品，如纸片。将卷尺的起点对齐样品的一端，然后将卷尺展开并紧贴样品表面，读取卷尺上与样品另一端对齐的刻度值。同样，进行多次测量并计算平均值。记录测量结果。

3. 游标卡尺测量法： 选取一段较小的已知长度样品，如细铁丝。将游标卡尺的两个测量脚分别放置在样品两端，然后调整游标卡尺的滑动尺，使其与样品表面接触，并读取游标卡尺上的刻度值。同样，进行多次测量并计算平均值。记录测量结果。

实验结果与讨论：

通过多次实验测量，我们得到了尺子、卷尺和游标卡尺的测量结果。根据我们的测量数据，我们可以对这些测量工具进行比较和评估。

尺子是最常见的长度测量工具之一，它简单易用，适用于较长的线性测量。然而，由于尺子的刻度间距较大，精度相对较低，因此在对长度要求较高的实验或工程中，尺子的使用可能不够准确。

卷尺则是一种更精确的测量工具，它可以提供更细小的刻度间距。卷尺适用于对长度要求较高的测量，如制造工艺中的尺寸控制。然而，卷尺的测量范围相对较小，对于较大的长度测量可能不够方便。

游标卡尺是一种精密测量工具，它可以提供更高的测量精度。游标卡尺适用于对长度要求非常高的实验和工程，如微观尺寸测量。然而，游标卡尺的使用需要一定的技巧和经验，对操作者的稳定性和准确性要求较高。

基本电荷量的测量实验报告

基本电荷量的测量实验报告

基本电荷量的测量实验报告

一、实验目的

本实验旨在通过密立根油滴实验测量基本电荷量，加深对电荷量子化概念的理解，以及掌握实验数据处理和误差分析的方法。

二、实验原理

密立根油滴实验是利用带电油滴在电场和重力场中的受力平衡来测量基本电荷量。当一个质量为 m 的油滴在两块平行极板之间静止时，它受到重力 mg、电场力 qE 和空气浮力 f 的作用。

重力 mg ＝ ρVg ＝ ρ(4/3)πr³g （其中 ρ 为油滴密度，V 为油滴体积，r 为油滴半径，g 为重力加速度）

空气浮力 f ＝ ρ'Vg ＝ ρ'（4/3)πr³g （其中 ρ'为空气密度）

电场力 qE ＝ qU/d （其中 q 为油滴所带电荷量，U 为两极板间电压，d 为极板间距）

当油滴静止时，重力、电场力和浮力达到平衡，即：

mg ＝ qE ＋ f

整理可得：q ＝ （mg f)d ／ U

通过测量油滴在电场中匀速下落的速度 v 和极板间距 d、电压 U 等参数，可以计算出油滴所受的重力和电场力，从而求出电荷量 q。由于油滴所带电荷量是基本电荷量 e 的整数倍，通过对大量油滴电荷量的测量和分析，可以得出基本电荷量 e 的值。

三、实验仪器

密立根油滴实验仪、喷雾器、钟表、显微镜等。

四、实验步骤

1、 调整仪器

将仪器水平放置，调节显微镜目镜，使分划板刻度清晰。

调节极板电压旋钮，使两极板间电压为零。

2、 喷油

用喷雾器将油喷入油雾室，形成细小的油滴。

3、 选择合适的油滴

通过显微镜观察，选择一个大小适中、运动较缓慢的油滴。

4、 测量油滴下落时间

先不加电场，让油滴自由下落，测量其通过两条横标线之间的时间

t₁。

5、 测量油滴在电场中下落时间

加上适当的电场，使油滴匀速下落，测量其通过同样距离的时间

t₂。 6、 改变极板电压，重复测量

改变极板电压，重复上述步骤，测量多组数据。

五、实验数据记录与处理

以下是一组实验数据的示例：

电学基本测量实验报告

电学基本测量实验报告

电学基本测量实验报告

电学基本测量实验报告

引言：

电学基本测量是电工学科中非常重要的一部分，它涉及到电流、电压、电阻等基本物理量的测量和分析。本实验旨在通过实际操作测量电路中的各种参数，加深对电学基础知识的理解，并掌握相应的测量技术和仪器的使用。

实验一：电流测量

在本实验中，我们使用了电流表来测量电路中的电流。在测量之前，我们需要先选择合适的量程，并将电流表与电路正确连接。在测量过程中，我们发现电流表的内阻对测量结果有一定的影响，因此需要对电路进行修正。通过实验数据的分析，我们可以得出电流与电压之间的关系，并进一步了解欧姆定律的应用。

实验二：电压测量

电压是电路中的另一个重要参数，我们使用电压表来进行测量。在实验中，我们需要注意选择合适的量程，并将电压表正确接入电路。同时，为了减小电压表对电路的影响，我们需要选择合适的测量方式，如并联法或串联法。通过实验数据的分析，我们可以研究电压与电流之间的关系，并探究电路中的功率转换。

实验三：电阻测量

电阻是电路中的重要元件，我们使用电阻表进行测量。在测量电阻之前，我们需要将电路断开，并将电阻表正确接入电路。通过实验数据的分析，我们可以研究电阻与电流、电压之间的关系，并进一步了解欧姆定律和功率定律的应用。此外，我们还可以通过测量不同电阻的值，验证电阻的串联和并联规律。

实验四：电功率测量

电功率是电路中能量转换的重要指标，我们使用功率表进行测量。在测量电功率之前，我们需要将功率表正确接入电路，并选择合适的量程。通过实验数据的分析，我们可以研究电功率与电流、电压之间的关系，并探究电路中的能量转换和损耗情况。此外，我们还可以通过测量不同电器的功率消耗，了解电器的能效和使用效果。

结论：

通过本次实验，我们深入学习了电学基本测量的原理和方法，掌握了电流表、电压表、电阻表和功率表的使用技巧。通过实际操作和数据分析，我们加深了对电路中各种参数之间关系的理解，并进一步认识到电学基础知识在实际应用中的重要性。通过本实验的学习，我们不仅提高了实验操作能力，还培养了分析和解决问题的能力，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。

基本电量测量实验报告

基本电量测量实验报告

基本电量测量实验报告

1. 引言

电量测量是电学实验中的基本内容之一。在实际应用中，准确测量电量对于保证电力系统正常运行具有重要意义。本次实验旨在研究电量的测量原理和方法，并通过实验观察和计算来验证理论公式的正确性。

2. 实验原理

电量（Electricity）是对电路中载流子运动的能量转移和转换的度量。它与电路中流动的电荷数量和时间有关。电量的单位是库仑（Coulomb），常用符号为Q。

电量的测量可以通过电流和时间两个参数来计算。根据电量的定义，可以得到电量与电流乘以时间的乘积之间的关系公式：

Q = I * t

其中，Q 表示电量，I 表示电流，t 表示时间。

实验中常用的测量电流的仪器是电流表，可直接读取电路中的电流数值；测量时间可通过秒表或示波器来实现。

3. 实验步骤

3.1 实验器材准备

- 直流电源

- 电阻

- 电流表

- 连接线

3.2 实验连接

按照实验要求将电阻和电流表连接在电路中，同时保证电源的接入。 3.3 测量电流

通过接线，将电流表串联于电路中，准确测量电路中的电流数值。

3.4 测量时间

使用秒表或示波器，准确记录电流流过电路的时间。

3.5 计算电量

根据测量到的电流数值和时间，应用电量的计算公式 Q = I * t，计算得到所测得的电量。

3.6 分析结果

对测量得到的电量进行分析和比较，验证理论公式的准确性。

4. 实验结果

根据实验步骤中的操作，测量得到的电流为2A，时间为5秒。代入电量计算公式 Q = I * t，计算得到电量为10C。

5. 结果分析

通过实验测量和计算，得到了符合预期的结果。验证了电量的计算公式 Q = I *

t 的准确性。

同时，在实际操作中，应注意选取合适的电流表和秒表，并严格按照连接和测量步骤进行操作，以提高测量结果的准确性。

6. 实验总结

本次基本电量测量实验通过测量电流和时间，通过计算得到了电量的测量结果。实验结果与理论计算一致，验证了电量计算公式的准确性。