长度和密度的测量实验报告

长度和密度的测量实验报告
一、实验目的
1、学会使用游标卡尺和螺旋测微器测量物体的长度。

2、掌握用物理天平测量物体质量的方法。

3、学会使用量筒测量液体体积，进而计算固体和液体的密度。

二、实验原理
1、长度测量
游标卡尺：利用主尺和游标尺的差值来提高测量精度。

游标卡尺的精度取决于游标尺的刻度数，常见的游标卡尺精度有 01mm、005mm
和 002mm。

螺旋测微器：通过旋转螺纹副，使测微螺杆前进或后退，从而测量物体的长度。

螺旋测微器的测量精度通常为 001mm。

2、质量测量
物理天平是根据杠杆原理制成的，通过调整砝码和游码使天平平衡，从而测量物体的质量。

3、密度计算
密度的定义是物体的质量与体积之比。

对于规则形状的固体，可以通过测量其尺寸计算体积；对于不规则形状的固体，可以用排水法测量体积。

液体的体积可以直接用量筒测量。

三、实验器材
1、游标卡尺
2、螺旋测微器
3、物理天平
4、量筒
5、待测金属圆柱体、长方体、小石块、盐水等
四、实验步骤
1、长度测量
用游标卡尺测量金属圆柱体的直径和高度，分别在不同位置测量多次，取平均值。

测量时，注意游标卡尺的读数方法，先读主尺刻度，再加上游标尺对齐主尺刻度的读数乘以精度。

用螺旋测微器测量长方体的长度、宽度和厚度，同样多次测量取平均值。

使用螺旋测微器时，要注意读取固定刻度和可动刻度的数值，注意半毫米刻度线是否露出。

2、质量测量
调节物理天平的底座水平，使指针指在刻度盘的中央。

将待测物体放在天平的左盘，向右盘中逐渐添加砝码，移动游码，使天平平衡。

读取砝码和游码的总质量即为物体的质量。

3、固体密度测量
对于金属圆柱体，根据测量得到的直径和高度，计算其体积 V ＝π×（d/2)²×h，其中 d 为直径，h 为高度。

然后根据测量得到的质量 m，计算其密度ρ ＝ m ／ V。

对于长方体，根据测量得到的长度、宽度和厚度，计算其体积 V ＝ l×w×h，然后计算密度。

对于小石块等不规则固体，先在量筒中倒入适量的水，记录水的体积 V₁。

然后用细线将小石块系住，缓慢放入量筒中，使其完全浸没在水中，记录此时水和石块的总体积 V₂。

小石块的体积 V ＝ V₂ V₁，再根据质量计算密度。

4、液体密度测量
先测量量筒的质量 m₁。

将适量的盐水倒入量筒中，测量盐水和量筒的总质量 m₂。

读取量筒中盐水的体积 V。

盐水的密度ρ ＝（m₂ m₁) ／ V
五、实验数据记录与处理
1、长度测量数据
｜测量对象｜测量次数｜直径（mm）｜高度（mm）｜长度（mm）｜宽度（mm）｜厚度（mm）｜
｜｜｜｜｜｜｜｜
｜金属圆柱体｜ 1 ｜ 1012 ｜ 2056 ｜｜｜｜
｜｜ 2 ｜ 1010 ｜ 2058 ｜｜｜｜
｜｜ 3 ｜ 1014 ｜ 2055 ｜｜｜｜
｜长方体｜ 1 ｜ 2520 ｜ 1005 ｜ 5025 ｜ 810 ｜ 500 ｜
｜｜ 2 ｜ 2518 ｜ 1008 ｜ 5020 ｜ 812 ｜ 502 ｜
｜｜ 3 ｜ 2522 ｜ 1006 ｜ 5018 ｜ 808 ｜ 501 ｜
2、质量测量数据
｜测量对象｜质量（g）｜
｜｜｜
｜金属圆柱体｜ 2568 ｜
｜长方体｜ 12536 ｜
｜小石块｜ 5280 ｜
｜量筒（空）｜ 3020 ｜
｜量筒（盐水和量筒）｜ 8560 ｜
3、体积测量数据
｜测量对象｜体积（cm³）｜
｜｜｜
｜金属圆柱体｜ 16280 ｜
｜长方体｜ 101500 ｜
｜小石块｜ 2050 ｜
｜盐水｜ 5000 ｜
4、密度计算结果
｜测量对象｜密度（g/cm³）｜
｜｜｜
｜金属圆柱体｜ 0158 ｜
｜长方体｜ 0123 ｜
｜小石块｜ 2580 ｜
｜盐水｜ 1110 ｜
六、实验误差分析
1、长度测量误差
游标卡尺和螺旋测微器的读数误差：可能由于视线未与刻度线垂直、读数时粗心等原因导致。

测量位置不准确：在测量圆柱体直径和长方体尺寸时，如果测量位置偏离中心，会导致测量结果偏大或偏小。

2、质量测量误差
天平调平不准确：如果天平底座不水平，会影响测量结果。

砝码和游码的读数误差：可能由于读数不仔细或游码未归零等原因导致。

3、体积测量误差
量筒读数误差：视线未与量筒内液面凹液面底部相平，会导致读数错误。

排水法测量小石块体积时，若小石块表面附着气泡，会使测量体积偏小。

4、其他误差
实验环境的温度和湿度可能会影响测量仪器的精度。

测量过程中仪器的磨损和老化也可能导致误差。

七、实验注意事项
1、使用游标卡尺和螺旋测微器时，要轻拿轻放，避免碰撞和损坏。

2、测量前要检查仪器的零点是否准确。

3、物理天平使用时，要注意遵守操作规程，避免过载和损坏。

4、量筒读数时，视线要与液面凹液面底部相平。

5、测量过程中要认真记录数据，保持数据的准确性和完整性。

八、实验总结
通过本次实验，我们学会了使用游标卡尺、螺旋测微器和物理天平测量物体的长度、质量，并掌握了用排水法和量筒测量物体体积的方法。

通过计算物体的密度，加深了对密度概念的理解。

同时，在实验过程中也认识到了误差的来源和减小误差的方法，提高了我们的实验操作能力和数据处理能力。

在今后的实验中，我们将更加注重实验细节，提高实验的准确性和可靠性。