物理科学导论/1.4

实验

本节主要关注基本测量的基本方法和得出结论。测量是通过直接使用工具获得的信息。结论是通过基于数据的计算和推理获得的信息。

测量

以下部分将教你如何使用你的工具来测量指示的基本单位。

桶 (测量)，在美国和英国的容量或体积单位，其定义取决于被测量的材料。在美国，干标准桶相当于 105 干夸脱，或 7056 立方英寸 (116 升)，一桶石油定义为 42 美制加仑 (159 升)。然而，各种含有 31 到 42 美制加仑 (119 到 159 升) 的液体通常被称为桶。在英国，一桶啤酒定义为 36 英制加仑 (164 升)。另见重量和计量。（由 Yoshil 编辑）

长度

长度是测量从给定点A到给定点B的距离。长度通常使用基本尺子进行测量。尺子上有英制和公制单位。在所有实验中，你将使用公制单位，因为在科学中，公制系统是标准的测量系统。如果要测量的物体非常小，则使用毫米单位。毫米是米的一千分之一 (0.001 米)。
如果物体很小，但不是微小尺寸，则厘米是标准测量单位。厘米是米的一百分之一 (0.01 米)。

如果要测量的物体超过 100 厘米 (1 米)，则米尺是标准测量工具。

质量

质量是构成被测量物体的物质的量。质量使用天平或秤进行测量。有几种类型的天平，它们都以不同的方式测量质量。手动天平或秤使用已知的质量或砝码（称为“质量标准”）来确定另一侧物体的质量。要使用手动天平，在使用手动天平时必须遵守以下步骤。

手动天平

1. 设置天平
2. 使用平衡游码/砝码使托盘保持平衡状态。
3. 将要测量的物体放在测量托盘上。
4. 开始在标准托盘上放置质量标准，直到托盘平衡。
5. 当托盘平衡时，计算标准托盘上的质量标准并记录你的测量结果。

在容器内测量物质时

1. 在将物质添加到容器之前，测量容器的质量。
2. 记录容器的质量
3. 将物质添加到容器中
4. 使用上述程序测量装有物质的容器的质量
5. 记录总质量
6. 从总质量中减去容器的质量
7. 该等式的结果将是物质的质量

电子天平

电子天平使用编程的质量作为测量的标准。电子天平通常比手动天平更准确。使用电子天平时必须遵循某些程序。

1. 打开天平
2. 按下标有零或去皮的按钮（这将天平的计数器设置为零。执行此操作称为“归零”天平）
3. 将要测量的质量轻轻地添加到天平的托盘上
4. 在天平的显示屏上读取测量值
5. 记录测量值

在容器内测量物质时

1. 打开天平
2. 归零天平
3. 将容器放在天平的托盘上
4. 再次归零天平
5. 将物质添加到容器中
6. 在天平的显示屏上读取测量值
7. 记录测量值

体积

体积是测量物体占据的空间量。体积可以通过两种方式测量。使用的方法通常取决于要测量的物体。

规则物体

规则物体是可以用尺子测量其边的物体。存在各种公式来找到这些物体的体积。其中一些公式如下所示，其中
L=长度，W=宽度，H=高度，Ba=底面积，E=边长，R=半径

• 立方体 L*W*H=V 或 E³
• 长方体 L*W*H=V
• 圆柱体 Ba*H
• 棱锥 1/3*Ba*H
• 圆锥 1/3*Ba*H
• 球体 4/3*π*R³

有关更多公式，请参见附录：公式

不规则物体

不规则物体是任何没有可以用尺子测量的平面的物体。测量此类物体的主要方法称为排水法。在这种方法中，将一定量的已知水放在容器中，然后将要测量的物体放入水中。水将在容器内上升。水上升的量就是物体的体积。排水法测量的步骤如下

图 (d)

1. 使用量筒或其他带有刻度的测量工具来获得超过物体顶部的水的测量值。
2. 记录容器中的水量
3. 将物体放入容器中
4. 测量水位
5. 从新水位中减去原始水位
6. 记录结果

要找到不规则物体的体积，你需要不止一个工具。你需要一个量筒、一个溢流罐和一些水。

将溢流罐装满水至边缘，让所有多余的水滴出（喷嘴上的水）。现在将量筒放在溢流罐的喷嘴下，然后缓慢地将物体放入水中。现在阅读量筒上的测量值，以找到从溢流罐中滴出的水量。这等于物体的体积，因为 1 立方厘米 = 1 毫升。（由 Yoshil 编辑）

词汇和问题

• 长度是从给定点 A 到给定点 B 的距离
• 质量是给定物体中物质的量
• 体积是物体占据的空间量
• 尺子是用来测量短长度的工具
• 毫米是等于 0.001 米的测量单位
• 厘米是等于 0.01 米的测量单位
• 米尺是一种长度为一米的测量工具
• 天平是测量质量的工具
• 质量标准是已知的质量，用于在手动天平上测量物体
• 规则物体是可以仅使用简单的长度测量和公式来测量的物体。

涵盖阅读内容

1. 如果一个物体长度为90厘米，测量它的首选工具是什么？
2. 哪种类型的工具使用质量标准进行测量？
3. 如果一个物体长度为136厘米，什么单位适合用来标记它？
4. 如何测量不规则物体的体积？
5. 你会使用排水法来测量完美的长方体的体积吗？
6. 天平测量什么？

批判性思考

1. 如果有一个圆锥体，其底面积Ba=4cm²，高H=7cm，它的体积是多少？
2. 当一个球体的体积为535时，半径的度量是多少？
3. 你将一个不规则物体放入盛有40毫升水的量筒中，它进入后水位稳定，你读到水位上升到64毫升，不规则物体的体积是多少？
4. 如果你用厘米测量一个物体，你应该最多有多少个单位？

探索

1. 使用量筒和排水法测量你家里的某些日常用品。