How to Write a Good Lab Report

Sample Lab Instruction

Experimental Investigation of C/D

Introduction: 円の円周は、その直径とどのように関係しているのでしょうか？ この実験では、円の幾何学的性質に関する仮説を検証するための実験を計画します。 この活動は、物理学の実験室調査の入門編です。

Equipment (per group):

• メートル定規
• ノギス
• 直径が1cmから10cm程度のものを5つ以上用意します。 (ペニー、ビー玉、「D」セル、PVCシリンダー)

Procedure:

以下の仮説を検証するための実験手順を設計します：

仮説。

報告書の手順欄に正確かつ完全に反映されるように、やったことを記録するようにしてください。

分析

注意: 学期が進むにつれて、データをどのように分析するかを決める責任がますます大きくなります。 データから有効な推論を行うことは、エンジニアや科学者にとって重要なスキルです。

• 数値解析。 各オブジェクトの比率C/Dを計算します。
• グラフ解析：Excelを使ってC/Dのグラフを作成します。 Excelを使用して、C対Dのグラフを作成する。Excelを使用して、データに最もフィットする直線の方程式を表示する。 LINEST関数を使って、ベストフィットラインの傾きと切片の不確かさを推定する。 傾きと切片の両方の意味を解釈することを確認してください。
• 考慮すべき点：
  • 計算とグラフは仮説をどのようにサポートまたは反論していますか？
  • グラフ分析は計算と一致していますか？
  • C/D 比の結果は、受け入れられている理論と一致していますか

レポート：

このアクティビティのサンプル ラボ レポートは、今後のラボ レポートを書く際の例として提供されています

Sample Lab Report: C/Dの実験的調査

Abstract

この調査では、円の周長(C)と直径(D)が正比例するという仮説を調べました。 直径2cmから7cmまでの5つの円形物体の円周と直径を測定した。 直径はノギスで測定し，円周は紙を巻いて測定しました。 数値解析の結果，単位のないC/D比は3.14±0.03となり，これは本質的に一定でπに等しい． これらの結果は，すべての円についてC = π Dであるとする一般的な幾何学的理論を支持するものである。

Introduction

Procedure:

円周と直径の測定が簡単にでき、再現性があるように5つの物体を選びました。 そのため、不規則な形のものや、測定時に変形するようなものは使用しませんでした。 5つの物体の直径は，定規またはノギスを用いて測定した。 また，2つの測定器の校正が同じでない場合には，同じ測定器で円周と直径を測定した。 円周率の測定は，小さな紙を対象物にしっかりと巻き付け，鉛筆で紙の上に円周を印し，その距離を定規またはノギスで測定した。

Equipment used:

• D型電池、PVCパイプ2本、トマトスープ缶、1円玉
• ミリ単位の定規
• 0.05ミリ単位のノギス
• 0.

オブジェクト 説明	直径 (cm)	円周。 (cm)	測定器
ペニー硬貨	1.90 ± 0.01	5.93±0.03	ノギス、紙
“D “セルのバッテリー	3.30±0.02	10.45±0.05	バーニアキャリパー、紙
PVCシリンダーA	4.23±0.02	13.30 ± 0.03	バーニアキャリパー、紙
PVCシリンダーB	6.04 ± 0.02	18.45±0.05	プラスチック定規、紙
トマトスープ缶	6.6±0.1	21.2±0.1	プラスチック定規、紙

分析：

ペニーのC/D値は(5.93cm)/(1.90cm)=3.12(単位なし)となりました。

5つのオブジェクトすべての結果を下の表に示します。

3.06 ± 0.01。01

オブジェクト 説明	直径 (cm)	円周。 (cm)	C/D算出 (単位なし)
ペニー	1.90±0.01	5.93±0.03	3.12 ± 0.02
“D “セルのバッテリー	3.30±0.02	10.45±0.05	3.17±0.02
PVCシリンダーA	4.23±0.02	13.30±0.03	3.14±0.02。02
PVCシリンダーB	6.04 ± 0.02	18.45 ± 0.05
トマトスープ缶	6.6 ± 0.1	21.2 ± 0.1	3.21 ± 0.05

平均C/D = 3.14 ± 0.03, 0.03は5つの値の標準誤差

この経験的な調査から、平均C/D比は3.14 ± 0.03（単位なし）となりました。 この比率は、受け入れられているπの値(3.1415926…)と一致しています。

5つのC/D値はそれぞれの推定不確かさの範囲内で一致していませんが、これらの値の間の変動は比較的小さく（約0.06/3.14=2%）、C/D比が一定の値であることを示唆しています。 不完全な一致の理由は、個々の不確かさが過小評価されていたからかもしれませんし、物体の直径を測定する際に使用した「紙」の方法に起因するものかもしれません。

この一定の円比率を視覚化して計算するもう一つの方法は、各オブジェクトの円周と直径をグラフ化することです。

C が D に比例する場合、原点を通る直線が得られるはずです。 数値計算の結果から、C対Dのグラフの傾きはπに等しいことが予想されます。ベストフィット直線の傾きは(3.15 ± 0.11)で、これは不確かさの範囲内でπに等しいものです。 また、切片は実質的にゼロです。 (-0.05 ± 0.5). R2統計は、データがすべてベストフィットラインに非常に近いことを示している。 すべてのデータがフィットライン上に正確に位置する場合、R2は1になります。データがランダムに散らばっている場合、R2は0になります。

考察

私たちの結果は、直径 2 cm ～ 7 cm の 5 つの円について、当初の仮説を支持するものでした。 C/D比は基本的に一定 (3.14 ± 0.03) であり、πに等しいことがわかりました。 グラフ解析でも「正比例」仮説が支持されています。 この直線の切片（-0.05±0.5）は不確かさの範囲内でゼロに等しく，傾き（3.15±0.11）はπに等しい。グラフ解析による不確かさの増大は，数値解析で推定されたよりもランダムな測定誤差が大きいことを示唆している。

測定値の不確かさは、円周を測定する際の紙巻きの方法、完全ではない円、測定装置の限られた精度などに起因すると考えられます。 円周率の測定に紙を使用したことが、最も大きな不確実性の原因であると考えられます。

真円のC/D比は、昔、ギリシャ文字でπ=3.14159と定義されていました。 このユニークなC/D比は、円や球を扱う上で重要な役割を果たしています。 πについての詳しい情報はこちらをご覧ください。 http://en.wikipedia.org/wiki/Pi