中山大学：《大学物理实验》课程实验报告（讲义）实验A1 基本物理量测量及不确定度分析

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 预习 操作记录 实验报告 总评成绩 《大学物理实验》课程实验报告 学院 专业 年级 实验人姓名、学号: 参加人姓名、学号 日期: 年月日星期 上午[]下午[]晚上[] 室温: 相对湿度 实验A1基本物理量测量及不确定度分析 实验前思考题 1.列举测量的几种类型? 2.误差的分类方法有几种? 3.简述直接测量量和间接测量量的平均值及其实验标准差的计算方法,以本实验 中金属杯密度的测量为例加以说明。 4.测量仪器导致的不确定度如何确定?在假设自由度为无穷大的情况下,直接测 量量的扩展不确定度如何计算?请写出计算步骤。 (请自行加页) 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A1 基本物理量测量及不确定度分析 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 预习 操作记录 实验报告 总评成绩 《大学物理实验》课程实验报告 学院： 专业： 年级： 实验人姓名、学号： 参加人姓名、学号： 日期： 年 月 日 星期 上午[ ] 下午[ ] 晚上[ ] 室温： 相对湿度： 实验 A1 基本物理量测量及不确定度分析 [实验前思考题] 1．列举测量的几种类型？ 2．误差的分类方法有几种？ 3．简述直接测量量和间接测量量的平均值及其实验标准差的计算方法，以本实验 中金属杯密度的测量为例加以说明。 4．测量仪器导致的不确定度如何确定？在假设自由度为无穷大的情况下，直接测 量量的扩展不确定度如何计算？请写出计算步骤。 （请自行加页）

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 实验目的 学习游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜、电子天平的使用方法 2.学习长度、重量、密度等基本物理量的测量方法 3.学习测量误差和不确定度的概念和计算方法。 仪器用具 编号 仪器名称 数量 主要参数(型号,测量范围,测量精度) 游标卡尺 2螺旋测微计 3读数显微镜 4钢尺 5电子密度天平 6量杯 7待测薄板 8待测金属丝 9待测金属杯 原理概述 机械式游标卡尺 查阅教材和说明书,写出游标卡尺 各部分的名称 图1游标卡尺结构 G H 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A1 基本物理量测量及不确定度分析 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 [ 实验目的 ] 1．学习游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜、电子天平的使用方法。 2．学习长度、重量、密度等基本物理量的测量方法。 3．学习测量误差和不确定度的概念和计算方法。 [ 仪器用具 ] 编号 仪器名称 数量 主要参数(型号，测量范围，测量精度) 1 游标卡尺 1 2 螺旋测微计 1 3 读数显微镜 1 4 钢尺 1 5 电子密度天平 1 6 量杯 1 7 待测薄板 1 8 待测金属丝 1 9 待测金属杯 1 [ 原理概述 ] 1．机械式游标卡尺 图 1 游标卡尺结构 查阅教材和说明书，写出游标卡尺 各部分的名称： A. C． E． G． B. D． F． H．

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 假设游标卡 絜出出出出出计计出出计 尺的单位为cm, 箭头所指的刻线 5 910对齐,则读数为 图2游标卡尺读数 2.机械式螺旋测微计 査阅教材和说明书,写出螺旋测微计 各部分的名称 L刻A E 图3螺旋测微计结构 假设螺旋测微计的单位 10 为mm,按左图,读数为 15 mm 图4螺旋测微计读数 注意:(1)转动微分筒之前需逆时针扳动锁把,使微分筒可自由转动。(2)为保证测量时测杆 与被测物表面的接触力恒定,测杄上安装有棘轮裝置,使用时应通过旋转棘轮使测杆与工件接触, 直至棘轮发岀“咔咔”的声音。这点对测量橡胶等较软的物体特别重要,同时还可起到保护螺纹的 作用。(3)使用螺旋测微计之前需校准零刻度。(4)使用完毕,需使对杆和测杆离开一段距离,避 免存放过程中因热胀冷缩损坏螺纹 3.读数显微镜测量原理 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A1 基本物理量测量及不确定度分析 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 图 2 游标卡尺读数 假 设 游 标 卡 尺的单位为 cm， 箭头所指的刻线 对齐，则读数为： cm． 2． 机械式螺旋测微计 图 3 螺旋测微计结构 查阅教材和说明书，写出螺旋测微计 各部分的名称： A. C． E． G． I． B. D． F． H． 图 4 螺旋测微计读数 假设螺旋测微计的单位 为 mm，按左图，读数为： mm． 注意：（1）转动微分筒之前需逆时针扳动锁把，使微分筒可自由转动。（2）为保证测量时测杆 与被测物表面的接触力恒定，测杆上安装有棘轮装置，使用时应通过旋转棘轮使测杆与工件接触， 直至棘轮发出“咔咔”的声音。这点对测量橡胶等较软的物体特别重要，同时还可起到保护螺纹的 作用。（3）使用螺旋测微计之前需校准零刻度。（4）使用完毕，需使对杆和测杆离开一段距离，避 免存放过程中因热胀冷缩损坏螺纹。 3．读数显微镜测量原理

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 C 查阅教材和说明书,写出读数显微镜各部分 的名称 L K H H 图5读数显微镜结构 注意:为了消除螺纹间隙引起的测量误差(俗称空转),测量时要使螺杆始终沿同一方向转动 5.密度天平安装方法 A=少 B A A.2 D E 图6电子天平 A.测试架(A1用于密度小于水的物体,A2用于密度大于水的物体)B.C型支架 C.量杯D.搁台E电子天平主体F.水平调节螺钉 (1)调节天平的两只水平调节螺钉,将水平尺的气泡调节至中央。 (2)将C型支架装在天平的秤盘芯上,用手轻轻旋转能灵活转动 (3)将搁台放在工作面板上,搁台的限位柱卡在固定圈边上,水平转动使搁台不碰到C 型支架。 (4)将量杯放在搁台上,根据需要选择Al或A2测试架并安装在C型支架上,特别注 意测试架的限位柱需完全放置在C型支架顶部的圆孔中 (5)天平开机后需先进行“校准”、“清零”,然后再进行测量。 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A1 基本物理量测量及不确定度分析 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 图 5 读数显微镜结构 查阅教材和说明书，写出读数显微镜各部分 的名称： A. C． E． G． I． K． B. D． F． H． J． L． 注意：为了消除螺纹间隙引起的测量误差（俗称空转），测量时要使螺杆始终沿同一方向转动。 5. 密度天平安装方法 图 6 电子天平 A. 测试架(A1 用于密度小于水的物体，A2 用于密度大于水的物体) B. C 型支架 C. 量杯 D. 搁台 E.电子天平主体 F. 水平调节螺钉 （1）调节天平的两只水平调节螺钉，将水平尺的气泡调节至中央。 （2）将 C 型支架装在天平的秤盘芯上，用手轻轻旋转能灵活转动。 （3）将搁台放在工作面板上，搁台的限位柱卡在固定圈边上，水平转动使搁台不碰到 C 型支架。 （4）将量杯放在搁台上， 根据需要选择 A1 或 A2 测试架并安装在 C 型支架上，特别注 意测试架的限位柱需完全放置在 C 型支架顶部的圆孔中。 （5）天平开机后需先进行“校准”、“清零”，然后再进行测量

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 实验内容及步骤 选择合适的量具,测量金属或有机玻璃薄板的厚度。要求测量误差小于0.5℃ 2.选择合适的量具,测量金属丝的直径。要求测量误差小于0.5% 3.选择合适的量具,测量钢制毫米刻线尺的不均匀度。要求测量至少10个刻度。 4.测量金属杯的密度并评估其不确定度 1)方法—用游标卡尺和天平直接测量铜杯的体积和质量,计算密度及不确定度。 2)方法二—排水法。根据阿基米德原理用排水法测金属杯的密度。 3)方法三—直读法。用密度天平直接测量金属杯的密度。 4)比较三种方法的测量结果。 问题:请写出实验内容4的实验步骤 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

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中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 数据记录及处理 1.选择合适量具,测量薄板的厚度 (1)问题:测量薄板的厚度和金属丝的直径时如何选取测量点,画图说明。 (2)实验数据 使用仪器: 次数i 2 3 平均值实验标准差 d/mm sa/ mm 厚度d/mm (3)计算薄板厚度的平均值及其实验标准差: 故薄板的厚度为:d=d±Sa= 相对实验标准差为:n=Sz/d= 选择合适量具,测量金属丝的直径 (1)问题:请按照测量误差要求推算出所需仪器精度。 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

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中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 (2)实验数据 使用仪器 平均值实验标准差 次数i 2 3 5 D/mm S,/mm 直径D/mm 次数i 8 0 直径Dmm (3)计算金属丝直径的平均值及其实验标准差 3.测量钢尺的不均匀度 使用仪器: 刻线序号i1 2 4 6 7 910 刻线位置 ai/mm 刻线间距 *数字式读数显微镜可清零,故可直接测出两刻度线之间的距离l如果采用机械式读数显微镜, 则需测出连续11个刻度线的位置a,再计算出l 计算不均匀度 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

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中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 4.测量金属杯的密度和不确定度(设自由度为无穷大) (1)方法 铜杯质量m= 次数i 3 平均值实验标准差 外径D/cm 内径d/cm 高度Hcm 深度h/cm 计算金属杯的密度及其不确定度 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

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中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 (2)方法二(排水法) 在空气中测得金属杯的质量:m1= 在水中测得金属杯的质量 计算金属杯的密度和不确定度: (3)方法三 被测金属杯的密度为: 被测金属杯的不确定度为 (4)比较三种密度测量方法 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A1 基本物理量测量及不确定度分析 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 （2）方法二（排水法） 在空气中测得金属杯的质量：m1＝ 在水中测得金属杯的质量：m2＝ 计算金属杯的密度和不确定度： （3）方法三 被测金属杯的密度为： 被测金属杯的不确定度为： （4）比较三种密度测量方法

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A基本物理量测量及不确定度分析 实验后思考题 若机械式游标卡尺的测量精度为0.0lmm,请问游标的刻度如何划分? 2.如何测量石蜡块的密度?石蜡块的形状不规则,且密度小于水的密度。 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新

中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A1 基本物理量测量及不确定度分析 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 [ 实验后思考题 ] 1． 若机械式游标卡尺的测量精度为 0.01mm，请问游标的刻度如何划分？ 2． 如何测量石蜡块的密度？石蜡块的形状不规则，且密度小于水的密度