1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(電子版 ) PAGE 47 / 80大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(電子版)上海海運(yùn)學(xué)院2010.05目錄 HYPERLINK l _TOC_250015 緒論 3 HYPERLINK l _TOC_250014 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法 7實(shí)驗(yàn)一. 長(zhǎng)度的測(cè)量 9實(shí)驗(yàn)二. 測(cè)量鋼絲楊氏模量 11 HYPERLINK l _TOC_250013 實(shí)驗(yàn)三. 扭擺法測(cè)定物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 13 HYPERLINK l _TOC_250012 實(shí)驗(yàn)四. 空氣比熱容比測(cè)定實(shí)驗(yàn) 17 HYPERLINK l _TOC_250011 實(shí)驗(yàn)五. 線膨脹系數(shù)測(cè)定18實(shí)驗(yàn)六. 常用電學(xué)儀器的使用- 19 HYPER

2、LINK l _TOC_250010 實(shí)驗(yàn)七. 惠斯登電橋測(cè)電阻22 HYPERLINK l _TOC_250009 實(shí)驗(yàn)八. 電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)24 HYPERLINK l _TOC_250008 實(shí)驗(yàn)九. 電表改裝 26 HYPERLINK l _TOC_250007 實(shí)驗(yàn)十. 示波器的使用 28 HYPERLINK l _TOC_250006 實(shí)驗(yàn)十一 . 等厚干涉的應(yīng)用31實(shí)驗(yàn)十二 . 用光柵測(cè)定光波的波長(zhǎng)33 HYPERLINK l _TOC_250005 實(shí)驗(yàn)十三 . 旋轉(zhuǎn)液體物體特性測(cè)量34實(shí)驗(yàn)十四 . 波爾共振36 HYPERLINK l _TOC_250004 實(shí)驗(yàn)十五 . 用

3、梁的彎曲測(cè)量材料的楊氏模量38 HYPERLINK l _TOC_250003 實(shí)驗(yàn)十六 . 仿真實(shí)驗(yàn)偏振光的研究39 HYPERLINK l _TOC_250002 實(shí)驗(yàn)十七 . 光纖傳輸技術(shù)42 HYPERLINK l _TOC_250001 實(shí)驗(yàn)十八 . 激光全息照相44實(shí)驗(yàn)十九 . 邁克爾遜干涉儀的應(yīng)用46 HYPERLINK l _TOC_250000 實(shí)驗(yàn)二十 . 光拍法測(cè)量光速49實(shí)驗(yàn)二十一 . 光電效應(yīng) 52實(shí)驗(yàn)二十二 . 霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用 55實(shí)驗(yàn)二十三 . 荷質(zhì)比實(shí)驗(yàn) 58實(shí)驗(yàn)二十四 . 金屬電子逸出功實(shí)驗(yàn) 62實(shí)驗(yàn)二十五 . 聲速測(cè)量 66 實(shí)驗(yàn)二十六 . 夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)

4、 69 實(shí)驗(yàn)二十七 . 密立根油滴實(shí)驗(yàn) 73實(shí)驗(yàn)二十八 . 多量程直流電表的設(shè)計(jì) 77緒論早在五十年代，我國(guó)物學(xué)家錢三強(qiáng)就指出：今天的科學(xué)技術(shù)發(fā)展可以概括為“科學(xué)技術(shù)化和技術(shù)的科學(xué)化”，也就是說：科學(xué)和技術(shù)關(guān)系越來越密切，科學(xué)與技術(shù)相互滲透。因此教育界普遍關(guān)心的問題，不僅是工藝和設(shè)計(jì)程序的傳授而應(yīng)把重點(diǎn)放在創(chuàng)造精神和研究能力的培養(yǎng)上。為此，必須注意和加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，不是一門普通物理實(shí)驗(yàn)課所能完成的，各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)都是一門專門的學(xué)問，但是任何復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)工作總離不開基本物理量的測(cè)量。一物理實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)主要有下述三個(gè)方面：對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)、方法、技能技巧方面的培

5、養(yǎng)的訓(xùn)練。要求學(xué)生掌握一些常用物理量的測(cè)量方法，基本上具備觀察現(xiàn)象測(cè)量數(shù)據(jù)。處理和分析結(jié)果到完整地寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。在實(shí)驗(yàn)中通過自己動(dòng)手、觀察、測(cè)量、分析、更深入理解物理理論。培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)和愛護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)、遵守紀(jì)律的優(yōu)良品德。二測(cè)量與誤差基本概念測(cè)量可分為直接測(cè)量與間接測(cè)量?jī)煞N。直接測(cè)量就是用量具或電表直接與被測(cè)之量比較所得的量。間接測(cè)量就是測(cè)出與待測(cè)量有一定關(guān)系的諸量，然后計(jì)算出該待測(cè)量。一個(gè)物理量在客觀上有著確定的數(shù)值成為真值。測(cè)量值與真值之間的差別稱為誤差。誤差按其產(chǎn)生原因與性質(zhì)分為兩類：系統(tǒng)誤差產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因：儀器、測(cè)量方法和計(jì)算方法的不完善。偶然誤差產(chǎn)生偶

6、然誤差的主要原因：人的感覺器官的限制及實(shí)驗(yàn)環(huán)境等干擾。偶然誤差的出現(xiàn)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此通過多次測(cè)量求平均值的方法可以減小偶然誤差。粗大誤差明顯超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差。實(shí)驗(yàn)中盡量避免。不確定度測(cè)量不確定度是表征被測(cè)量量的真值以一定的概率落在某一個(gè)量值范圍內(nèi)的不肯定程度的一個(gè)估算。一般用U 表示。不確定度分類：A 類不確定度：統(tǒng)計(jì)分析方法評(píng)定，記作U A ；B 類不確定度：非統(tǒng)計(jì)分析方法評(píng)定，記作U B ；合成不確定度：將A 類不確定度和B 類不確定度用一定規(guī)則合成，常用公式UU AU B 。直接測(cè)量結(jié)果的不確定度計(jì)算對(duì)某個(gè)物理量測(cè)量幾次，每次測(cè)量結(jié)果分別為nl1 ,l 2 ,l 3 li ,l

7、 n ，求出算術(shù)平均值：求標(biāo)準(zhǔn)偏差ll ili 1nn2l ili 1貝塞爾公式lna A 類不確定度 U AtU Alnt（系數(shù)t查書本第六頁表 1）n注：測(cè)量次數(shù)6 到 10 次時(shí)1n B 類不確定度 U BU B合成不確定度儀 （儀 查書本第七頁表2）結(jié)果表示U lU AU BllUl不確定度與測(cè)量結(jié)果平均值之比稱為相對(duì)不確定度。UEll間接測(cè)量的不確定度計(jì)算100%設(shè) Nf( x, y, z)，則不確定度傳遞公式：222UU2f2ff2NxU yU zxyzU N結(jié)果表示：NNU NEN100%N三有效數(shù)字及其運(yùn)算什么叫有效數(shù)字？在測(cè)量和計(jì)算時(shí)，正確而有效地表示測(cè)量和運(yùn)算結(jié)果的數(shù)字，稱

8、為有效數(shù)字。它由若干位可靠數(shù)加一位估計(jì)數(shù)構(gòu)成。處理有效數(shù)字時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)：凡數(shù)字后面的“0”是有效數(shù)字；在數(shù)字前面的“0”不是有效數(shù)字；有效數(shù)字與小數(shù)點(diǎn)位置無關(guān)。運(yùn)算規(guī)則加減法只保留一位可疑數(shù)字；乘除法以最少有效數(shù)字位數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)；不確定度的有效數(shù)字只取一位。計(jì)算結(jié)果的表示要求：NNU N（ U N保留一位有效數(shù)字，N和UN 對(duì)齊）四實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩個(gè)部分來完成，在實(shí)驗(yàn)之前先作預(yù)習(xí)部分。預(yù)習(xí)前留一頁空白頁在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再完成實(shí)驗(yàn)部分，數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫在預(yù)習(xí)前空白頁，預(yù)習(xí)部分和實(shí)驗(yàn)部分的報(bào)告做在同一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括：1.實(shí)驗(yàn)名稱。2. 目的要求 .。 3 .簡(jiǎn)單原理。4.步驟。5.使用器材

9、。6.記錄和計(jì)算。7.誤差討論和分析其中 1， 2， 3， 4 為預(yù)習(xí)內(nèi)容五習(xí)題答案1（1） 0.000150公里1.504310公里1.50110公里（2） 5890毫米 = 5.890210 毫米5.890 米2（1） 27（ 2） 7.0106（3） 3.2810（4） 1.13103（ 5） 6.010 5（6） 1.0（1） 8.90.1厘米 3（ 2） 0.0085 0.0001 單位（3） ( 6.20.1)10 3（ 4） (3.170.02)104（5） (1.36XIUXNR23500.2XIU2RR U22I( 7.032.850.7)10V77VEX10V10%U122

10、122( xy )N() U xz()U y(z22z2)U zNR3312.1EN3%UNNRU2.11392R1U2R 22R30.2UEN0.210%U22N(T) U2D(2 DT ) U22T4N1394E N3%5(aia)2a2.00cmi 1an10.02cmU AUaL1.052aUAU2B0.021cmU B0.05cm0.05cm2.000.05cm8.00cmULs U s sN(4) U22a8.00.2cm4.00cm 2(2a) U a8.00.2cm2224 (1)0.05)103（ 6） (3.090.02)101(2)1(3)(4)5(1)Ea0.2cm2%

11、EL2%0.2cmES2%(2)(3)6n9m36.123g10 6 (4m1169410)710.002 gU Am0.002 gU B0.004 g2UU A20.004gUBm36.12470.004 gEm0.01%d8.044mm106 (1d419419)22910. 002 mmU Add8.0440.002mm0.004mmU B0.004mm4UU AU B0.004mmh50.856mm10( 444d44 )910 .02 mmU Adh50.86mmmmU B0.02mmU220.03mmUUAB3U V(2dh ) 2 U2(d 24) 2 U23 mm2V2585m

12、mdh22V25853mmm20.35g0.007872 g / mm 3212U()U mVm(V 2) U V0 .000023g / mm0.007870.00002 g / mm38.x97531y46.6949636.1255625.50422715.4828245.304216l xx21(xi )(nx ) 240l xy( xi1yi )(xi nyi )206.848448mm2ibk5.1712111Rb2.19mm 4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法在物理實(shí)驗(yàn)中，選擇好的數(shù)據(jù)處理方法十分重要。常用的有圖示法，圖解法，逐差法等。一、 圖示法任意兩個(gè)物理量之間的關(guān)系即可從用一個(gè)解析函數(shù)表示

13、，這時(shí)圖示法就成為一種主要的表示方法了，圖示法的另一優(yōu)點(diǎn)是物理量之間的關(guān)系，可用曲線表示，一目了然。在很多場(chǎng)合下應(yīng)用圖線來解決實(shí)際問題十分方便，因此圖示法是實(shí)驗(yàn)技能中的一項(xiàng)基本功，應(yīng)該很好地掌握它。具體作法如下：作圖必須用毫米方格紙。確定坐標(biāo)確定縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)分別表示哪個(gè)物理量，通常以橫坐標(biāo)為自變量，縱坐標(biāo)為因變量并劃兩條粗線表示縱軸和橫軸。寫上坐標(biāo)名稱、單位，并在兩個(gè)坐標(biāo)軸上每隔一定的距離寫上標(biāo)度。標(biāo)度時(shí)應(yīng)做到：圖上觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)讀數(shù)的有效字位數(shù)要能表示出估讀位。標(biāo)尺的選擇應(yīng)使圖線顯示其特點(diǎn)。標(biāo)度應(yīng)劃分得當(dāng)，以不用計(jì)算就能直接讀出圖線上每一點(diǎn)的坐標(biāo)為宜。通常取1：1， 1： 2， 1： 5 的

14、比例。使圖線占據(jù)圖紙的大部分，不要偏于一角或一邊，可以采用橫軸和縱軸的標(biāo)度不同， 或者兩軸交點(diǎn)不從零開始標(biāo)值，以便調(diào)整圖線的大小和位置。畫實(shí)驗(yàn)點(diǎn)及描繪曲線畫點(diǎn)將實(shí)驗(yàn)點(diǎn)用 +、，等符號(hào)表明在圖紙上，同一曲線上的坐標(biāo)點(diǎn)要用統(tǒng)一符號(hào)。聯(lián)線穿過所有實(shí)驗(yàn)點(diǎn)畫出的代表曲線，畫點(diǎn)聯(lián)線應(yīng)注意兩點(diǎn)：用削尖的硬鉛筆用透明的直尺或曲線板寫圖名在圖紙上端空曠位置寫出實(shí)驗(yàn)名稱、圖紙名稱。二、圖解法由實(shí)驗(yàn)求得兩物理量的關(guān)系曲線后，利用此曲線可以求得第三個(gè)物理量，這種方法稱為圖解法。物理實(shí)驗(yàn)中遇到的圖線大多是直線，故可用直線方程式表示：ymxy0求直線的斜率和截距的方法如下：在直線的兩端任取a 和 b，用與實(shí)驗(yàn)點(diǎn)不同的符號(hào)

15、將它們表示出來，并在旁邊注明坐標(biāo)讀數(shù)。然后將該二點(diǎn)坐標(biāo)值代入直線方程式y(tǒng)1mx1y0y2mx2y0解之，得直線的斜率y1x2my2x1如果 x 軸起點(diǎn)為零，則可直接從圖上讀出截距y0 ，因 0 時(shí)， 0 否則在求出斜率m 后，以直線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)（x， y）帶入y合適的經(jīng)驗(yàn)公式了。mxy中即可算出截距，于是得到和實(shí)驗(yàn)圖線相舉例：如根據(jù)歐姆定律：，根據(jù)二點(diǎn)公司求直線斜率的方法可得三、逐差法逐差法是物理實(shí)驗(yàn)中常用的數(shù)據(jù)處理方法之一。逐差法就是把實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)逐項(xiàng)相減，或分成高、低兩組對(duì)應(yīng)項(xiàng)相減。例如測(cè)得八組數(shù)據(jù)1x1, x2 ,x3, x4 , x5, x6 , x7 ,x8。用逐差法可以得到x(

16、x844x4 )( x7x3 )( x6x2 )( x5x1 )這樣處理了以充分利用數(shù)據(jù)，保持了多次測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)一 長(zhǎng)度的測(cè)量一.目的要求學(xué)習(xí)誤差及有效數(shù)字的基本知識(shí)掌握游標(biāo)原理，學(xué)會(huì)正確使用游標(biāo)卡尺學(xué)會(huì)正確使用螺旋測(cè)微儀，了解其結(jié)構(gòu)和原理二. 原理物理實(shí)驗(yàn)中最常用的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器是游標(biāo)卡尺，螺旋測(cè)微器（千分尺），通常用量程和分度值表示這些儀器的規(guī)格。量程是測(cè)量范圍；分度值是儀器所表示的最小分劃單位。分度值的大小反映儀器的精密程度，洋來說，分度值越小，一起越精密，儀器本身的“允許誤差”響應(yīng)也越小，學(xué)習(xí)使用這些儀器，要主義掌握它們的構(gòu)造特 點(diǎn)，規(guī)格性能，讀數(shù)原理，使用方法及維護(hù)知識(shí)等。游標(biāo)卡尺

17、結(jié)構(gòu)游標(biāo)卡尺又主尺和游標(biāo)組成。包括卡尺的主尺，刀口，鉗口，尾尺各個(gè)組成部分。原理游標(biāo)的 n個(gè)分度格長(zhǎng)與主尺的n1個(gè)分度格長(zhǎng)相等，設(shè)主尺的最小分度值a（通常為 1mm），游標(biāo)的最小分度值為b，則 nb(n1)a ， aba ， ab就稱為游標(biāo)的n精度值，常用的有測(cè)量mm， 0.02mm兩種。用鉗口或刀口卡住物體，進(jìn)行讀數(shù)。螺旋測(cè)微器（千分尺）螺旋測(cè)微器結(jié)構(gòu)的主要部分是一個(gè)微動(dòng)螺旋桿，螺距是0.5，因此，當(dāng)螺旋桿旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，它軸線方向只前進(jìn)0.5，螺旋桿和螺旋柄連著的，在柄上附有沿園周的刻 度，共有50 等分格，當(dāng)螺旋桿沿軸線方向前進(jìn)0.5/50，即 0.01 時(shí)，螺旋柄上的刻度轉(zhuǎn)過一分格，這就是

18、所謂機(jī)械放大原理。讀數(shù)時(shí)，從固定標(biāo)尺上讀出鑒格數(shù)（每格0.5）， 0.5 以下的讀數(shù)則由螺旋柄園周上的刻度讀出，估讀到0.001 這一位上。使用時(shí)先要記錄初讀數(shù)。三. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：用游標(biāo)卡尺測(cè)薄片尺寸（圖1-1）并計(jì)算薄片的面積； 用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑并計(jì)算其橫截面積值；用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬棒尺寸并計(jì)算其體積。四.注意事項(xiàng)使用游標(biāo)尺時(shí)，一手拿物體，另一手執(zhí)尺，要特別注意保護(hù)量爪不磨損，使用時(shí)輕輕把物體卡住即行讀數(shù)，不允許用來測(cè)量粗糙的物體，并切忌把夾緊的物體在卡口內(nèi)挪動(dòng)。使用螺旋測(cè)徑器，記錄零點(diǎn)讀數(shù)，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)作另點(diǎn)修正，螺旋測(cè)徑器的另點(diǎn)可以調(diào)整，可見儀器說明書。記錄另點(diǎn)及將待測(cè)物體夾緊測(cè)

19、量時(shí)，應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪旋柄推進(jìn)螺桿，不要直接擰轉(zhuǎn)螺桿，以免夾得太緊，影響測(cè)量結(jié)果及損壞儀器，只要聽到在轉(zhuǎn)動(dòng)小棘輪時(shí)發(fā)出喀喀的聲音，就不要再推進(jìn)螺桿而可以進(jìn)行讀數(shù)了。圖 1-1五.參考數(shù)據(jù)：使用的三種工具游標(biāo)卡尺，螺旋測(cè)微計(jì)，米尺的B 類不確定度分別為0.02,0.002,0.11.單位：項(xiàng)目次數(shù)123456平均a39.9839.9840.0040.0239.9640.0240.00b25.0025.0224.9825.0025.0225.0225.00c8.008.028.028.047.988.008.01h8.008.048.048.028.048.008.0240.03 0.0325.00

20、 0.038.01 0.038.02 0.03周長(zhǎng) 2(3.075+3.206+1.804)=146.04 146.0 0.1 ()面積EL0.03%3=935（ mm2 ）2初讀數(shù) 0.001123456平均7.9457.9467.9507.9517.9487.9487.948128.1128.2128.1128.0128.3128.2128.2次數(shù)項(xiàng) 目 直徑 d 長(zhǎng)度 L7.948 0.004128.2 0.7249.61mmS49.610.05mm2E0.SU S0.05mm1%次數(shù)123456平均項(xiàng)目外徑 D121.0021.0220.9620.9821.0021.0221.00內(nèi)徑

21、 D28.028.007.967.988.008.028.00高 H30.1030.1430.1230.1630.1430.1230.13電阻絲截面積：S2D1=21.00 0.03D2=8.00 0.0330.13 0.03V8921mm3實(shí)驗(yàn)二 測(cè)定鋼絲的楊氏模量一. 目的學(xué)會(huì)測(cè)量楊氏彈性模量的一種方法；掌握光杠桿放大法測(cè)量微小長(zhǎng)度的原理；學(xué)會(huì)用逐差法處理數(shù)據(jù)。二原理任何物體在外力作用下都要發(fā)生形變，根據(jù)虎克定律：FlY（ 2-1 ）Sl（ 1）式中比例系數(shù)Y 就稱為材料的楊氏彈性模量，即YFlSl（ 2-2 ）F外力 ，l鋼絲伸長(zhǎng)量， S鋼絲截面積， l鋼絲原長(zhǎng)度本實(shí)驗(yàn)采用光杠桿放大法測(cè)

22、量微小長(zhǎng)度l 值，其結(jié)果比較準(zhǔn)確。圖 2-1 為光杠桿放大原理圖。開始時(shí)光杠桿反射鏡與標(biāo)尺在同一平面，在望遠(yuǎn)鏡中讀到標(biāo)尺讀數(shù)P0 ，當(dāng)鋼絲受力伸長(zhǎng)時(shí)帶動(dòng)光杠桿反射鏡后足尖下降l ，鏡面發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微小角度，這時(shí)在望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)為P1 ， P1P0 為放大后鋼絲伸長(zhǎng)量N ，因?yàn)榻嵌任⑿D 2-1若很小， tg2n得lbNbD4D4 Fld所以YSbN：式中 S 鋼絲橫截面積Sd， N 小鏡偏轉(zhuǎn)前后的讀數(shù)差，b 光24桿桿常數(shù)， D 為兩次反射鏡面與標(biāo)尺的距離。三光路調(diào)節(jié)：1、將光杠桿前兩足尖放在平臺(tái)槽內(nèi)，后尖放在圓形托盤上，并使平面鏡與平臺(tái)面積本垂直。2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡高度，使其與光杠桿基本處于等高位置

23、。3、調(diào)節(jié)二次反射鏡的傾角螺絲，看到照明標(biāo)尺在光杠桿反射鏡的二次反射像。4、將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)照明標(biāo)尺在光桿桿里的像，注意“等高同軸”要領(lǐng)。四測(cè)量步驟1、按下數(shù)顯屏的“開關(guān)”鍵，顯示屏顯示“”。2、將數(shù)據(jù)拉力從某一負(fù)載開始，先測(cè)加載過程，每間隔2 記錄 8 個(gè)數(shù)據(jù)。隔1-2 分后，每減少2 記 錄 一 次 讀 數(shù) ， 記 入 表 格 中 。、測(cè)量完畢后調(diào)節(jié)液壓調(diào)節(jié)螺桿到最外端，使顯示屏顯示“”后關(guān)閉電源。、用鋼卷尺測(cè)出二次反射鏡面到標(biāo)尺距離。、用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)出鋼絲直徑。、取下光桿桿，在白紙上印出三個(gè)點(diǎn)，測(cè)高。、用鋼卷尺測(cè)量鋼絲長(zhǎng)度l 。五參考數(shù)據(jù)45671618202266.368.971.975.

24、866.368.771.875.866.368.871.875.8NN i412.6(NiN)2UNA0.4cmUNB0.02cmN3NU N12.60.4cm2、鋼絲直徑d次數(shù)d()10.0795千分尺的儀器誤差取20.07930.00430.0794初讀數(shù) 0.003mm45平均0.07920.07960.0794ddUd0.07940.0004cm3、其他數(shù)據(jù)測(cè)量標(biāo)尺到二次反射鏡距離779.8，鋼絲長(zhǎng)度l409.5mm ,光杠桿腿長(zhǎng)84.59E4FlDSbN489.8409.52 ) 2103779.81031.891011 ( N / m 2 )4(0.07941084.5910312

25、.6103U E0.6Y11211EE10( N / m )Y公認(rèn)100%E(1.90.6)10(N / m )26%1、標(biāo)尺讀數(shù)記錄次數(shù)i拉力示值加載減載”( ” )/2逐差值（）（）()()()40853.653.453.512.811056.456.656.512.321259.159.259.212.631463.163.463.212.6Y公認(rèn)六注意事項(xiàng)：1、對(duì)于鋼絲不直或鉆頭夾具夾的不緊將出現(xiàn)假伸長(zhǎng)，為此，必須用力將鉆頭卡夾緊鋼絲。同時(shí)，在測(cè)量前應(yīng)將金屬絲拉直并施加相當(dāng)?shù)念A(yù)拉力。2、對(duì)于鋼絲在加外力后，要經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定的伸長(zhǎng)量，這種現(xiàn)象稱為滯后效應(yīng)，這段時(shí)間稱為馳豫時(shí)間。

26、為此每次加力后應(yīng)等到顯示器數(shù)據(jù)穩(wěn)定后再進(jìn)行測(cè)量讀數(shù)。3、本實(shí)驗(yàn)所用的數(shù)字測(cè)力秤的誤差為10g 。實(shí)驗(yàn)三扭擺法測(cè)定物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性大小的量度，是表明剛體特性的一個(gè)物理量。剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量除了與物體的質(zhì)量有關(guān)，還與轉(zhuǎn)軸的位置和質(zhì)量分布（即形狀、大小和密度分布）有 關(guān)。如果剛體形狀簡(jiǎn)單，且質(zhì)量分布均勻，可以直接計(jì)算出它繞特定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。對(duì)于形狀復(fù)雜，質(zhì)量分布不均勻的剛體，計(jì)算將極為復(fù)雜，通常采用實(shí)驗(yàn)方法來測(cè)定，例如機(jī)械部件，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和槍炮的彈丸等。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量，一般都是使剛體以一定形式運(yùn)動(dòng)，通過表征這種運(yùn)動(dòng)特征的物理量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)系，進(jìn)行轉(zhuǎn)換測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)使物體作扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)，由

27、擺動(dòng)周期及其其它參數(shù)的測(cè)定計(jì)算出物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜づ[的構(gòu)造，使用方法，掌握數(shù)字式計(jì)時(shí)儀的正確使用；掌握用扭擺測(cè)定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并與理論值進(jìn)行比較；改變滑塊在細(xì)長(zhǎng)桿上的位置，驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸移動(dòng)定理。二實(shí)驗(yàn)原理扭擺的構(gòu)造見圖（3-1 ）所示，在其垂直軸1 上裝有一根薄片狀的螺旋彈簧2 ，用以產(chǎn)生恢復(fù)力矩。在軸的上方可以裝上各種待測(cè)物體。垂直軸與支座間裝有軸承，使摩擦力矩降低。圖 3-1扭擺構(gòu)造圖將物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過一角度后，在彈簧的恢復(fù)力矩作用下，物體就開始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)虎克定律，彈簧受扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的恢復(fù)力矩M 與所轉(zhuǎn)過的角度成正比，即MK式中， K

28、 為彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律MI（3-1 ）式中， I為物體繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為角加速度，由上式得M I（3-2 ）令2K I，且忽略軸承的摩擦阻力矩，由式（3-1 ）與（ 3-2 ）得d 2 dt 2 KI2上述方程表示扭擺運(yùn)動(dòng)具有角簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特性：角加速度與角位移成正比，且方向相反。此方程的解為（ t ）式中， A 為諧振動(dòng)的角振幅，為初相位角，為角速度。此諧振動(dòng)的周期為T 2 2I（ 3-3 ）K利用公式（ 3-3 ）測(cè)得扭擺的擺動(dòng)周期后，在I 和 K 中任何一個(gè)量已知時(shí)即可計(jì)算出另一個(gè)量。若儀器的彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)K 為已知值，則可算出物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：KT 2I24（3-4 ）實(shí)驗(yàn)中可用

29、一個(gè)幾何形狀有規(guī)則的物體，它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以根據(jù)它的質(zhì)量和幾何尺寸用理論公式直接計(jì)算得到，計(jì)算出儀器彈簧的K 值。若要測(cè)定其它形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，只需將待測(cè)物體安放在本儀器頂部的各種夾具上，測(cè)定其擺動(dòng)周期，由公式（3-4 ）即可算出該物體繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。理論分析證明，若質(zhì)量為m 的物體繞通過質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I 0 ，當(dāng)轉(zhuǎn)軸平行移動(dòng)距離 x 時(shí)，則此物體對(duì)新軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變?yōu)镮mx2 。這稱為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理。0K 值的計(jì)算是本實(shí)驗(yàn)中必須解決的，由于圓柱繞其中軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值需要測(cè)量的量少，且測(cè)量的精度也比較高，因此我們這里以圓柱的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值作為已知求K 值， 圓柱的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為圓柱

30、與盤的轉(zhuǎn)動(dòng)量實(shí)驗(yàn)值為12I柱m柱 D 柱82(3-5)4IK T 柱盤(3-6)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)值為柱的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)值為柱 盤22IKT盤422(3-7)IK T 柱盤I(3-8)由(5) 、(6) 、（ 7）、（ 8）可得柱42盤1 mD 2K8柱柱T422柱盤 T 2（3-9 ）盤于是（ 9）就可以作為K 值的測(cè)量式。由于各臺(tái)儀器的彈簧形狀各不盡同，因而K 值也不相同。三實(shí)驗(yàn)步驟用游標(biāo)卡尺分別測(cè)出圓柱體的外徑，金屬圓筒的內(nèi)徑、外徑、球體直徑，滑塊的內(nèi)徑、外徑和長(zhǎng)度，用鋼皮尺測(cè)金屬細(xì)長(zhǎng)桿長(zhǎng)度（各測(cè)量3 次）。記入表3-1 中。調(diào)節(jié)扭擺基座底腳螺絲，使水準(zhǔn)儀氣泡居中。裝上金屬載物盤，并調(diào)整光電

31、探頭的位置使載物盤上檔光桿處于其缺口中央且遮住發(fā)射接收紅外光線的小孔，測(cè)定其擺動(dòng)周期T盤 。記入表3-2 中。將塑料圓柱體垂直放在載物臺(tái)上，測(cè)出擺動(dòng)周期T盤 柱 。記入表3-2 中。用金屬圓筒代替塑料圓柱體，測(cè)出擺動(dòng)周期T盤 筒 。記入表3-2 中。取下載物金屬盤，裝上球體并測(cè)出它的擺動(dòng)周期T球 。記入表 3-2 中。T細(xì)桿取下球體，裝上金屬細(xì)桿（金屬細(xì)桿中心必須與轉(zhuǎn)軸重合），測(cè)出擺動(dòng)周期。記入表3-2 中。將滑塊對(duì)稱的放置在細(xì)桿兩邊的凹槽（此時(shí)滑塊質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸的距離分別為5.00 ，10.00 ， 15.00 ， 20.00 ， 25.00 厘米），測(cè)定細(xì)桿的擺動(dòng)周期。記入表3-4 中。記下塑

32、料圓柱體、金屬圓筒、實(shí)心球、金屬細(xì)桿和滑塊的質(zhì)量。四參考數(shù)據(jù)測(cè)量各種形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量次數(shù)項(xiàng)目123平均項(xiàng)目載物盤內(nèi)容金屬載物盤擺動(dòng) 10周期所需的時(shí)間（ s）周期 T（ S）0.8561.7201.4121.3852.329單位： 10-2m塑料圓柱體外徑D 柱10.01810.01610.01410.016金屬圓筒內(nèi)徑D 內(nèi)9.3549.3549.3549.354金屬圓筒外徑D 外9.9869.9909.9869.987實(shí)心球直徑D 柱11.25411.25211.25211.253金屬細(xì)桿長(zhǎng)度L60.9260.9260.9360.92滑塊內(nèi)徑 d 內(nèi)0.6120.6000.6080.60

33、7滑塊外徑 d 外3.5023.5003.5023.501滑塊長(zhǎng)度L 13.3003.2983.3003.299實(shí)心球塑料圓柱金屬細(xì)桿1載物盤8.56金屬圓筒17.2014.13體13.8523.3028.5617.2014.1213.8623.2938.5617.2014.1213.8523.29平均8.5617.2014.1213.8523.29質(zhì)量：m柱 712.5 克,m筒 713.0 克，m球 1171.1 克，m桿 132.6 克,m塊 239.9 克13.3617.2522.2727.8433.645 次擺動(dòng)周期5T （ S）13.3617.2522.2727.8433.6413

34、.3617.2622.2927.8433.65物體名稱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值(X10)-42轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)值(X10)-42百分誤差2金屬載物盤I盤KT42 5.522K T 柱盤塑料柱體I 柱18m柱 D 柱 8.9352I 柱4=8.9382 I盤0.04%1222K T 筒盤金屬圓筒I筒m8筒( D 外D內(nèi) )I 筒 I 盤0.3%=16.714=16.772實(shí)心球I球 1 m210球2D 球14.830IKT 球1%球42 15.032金屬細(xì)桿I細(xì)桿 1 m12桿2L40.82IKT 細(xì)桿細(xì)桿42 40.880.1%二滑塊的質(zhì)心繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值I 滑塊 =211622m 滑（ d外d內(nèi) ）

35、1122滑 L1 =0.8138 X10-22其中： d 外為滑塊的外徑，d 內(nèi)為滑塊的內(nèi)徑，L 1 為滑塊的長(zhǎng)度。2.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸定理：滑塊質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸距離x（ 10-2m）5.0010.0015.0020.0025.00擺動(dòng)周期 T （S）2.6723.4484.4545.5686.728實(shí)驗(yàn)值IK42T 20.53810.89711.4952.3373.412（ 10-2 2）理論值 細(xì)桿 2 m 滑 x2 I 滑塊（ 10-2 2）0.53690.89671.4982.3363.416百分誤差0.2%0.04%0.02%0.04%0.01%思考題解答 ：怎樣測(cè)量不規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

36、？答：先用已知的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)出裝置的K 值，然后設(shè)計(jì)一個(gè)能使該物體能以要測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的軸轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的裝置，按實(shí)驗(yàn)介紹測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，最后將該不規(guī)則物體固定于裝置上，測(cè)出兩者復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，再求出該物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。12若兩個(gè)滑塊不對(duì)稱放置時(shí)，怎樣驗(yàn)證平行軸定理？答：只將驗(yàn)證公式中的離轉(zhuǎn)軸的距離。2 mx2 項(xiàng)換成m( x2x 2 ), 其中x1、x2 分別為滑塊1 和滑塊 2一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)四 空氣比熱容比測(cè)定實(shí)驗(yàn)用絕熱膨脹法測(cè)定空氣的比熱容比；觀測(cè)熱力學(xué)過程中狀態(tài)變化及基本物理規(guī)律；學(xué)習(xí)氣體壓力傳感器核電流型集成溫度傳感器的原理及使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理氣體的比熱容比CP，也可稱為氣體的絕熱系數(shù)，它是

37、一個(gè)重要的物理量，經(jīng)常CV出現(xiàn)在熱力學(xué)方程中。如圖4-1 所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)先關(guān)閉放氣閥，將原處于環(huán)境大氣壓強(qiáng)室溫 T0 的氣體送入儲(chǔ)氣瓶。這時(shí)關(guān)閉充氣閥，取瓶?jī)?nèi)一部分氣體為研究對(duì)象，這部分企圖P0 ，狀態(tài)為I ( P1 ,V1 ,T1 ) 。然后突然打開放氣閥放氣，放氣過程可認(rèn)為是絕熱膨脹過程，放氣結(jié)束關(guān)閉閥門，這時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體狀態(tài)為I ( P0 ,V2 , T2 ) ， V2 為儲(chǔ)氣瓶容積。在關(guān)閉放棄閥后，溫度將伸高，當(dāng)溫度達(dá)到T1 ，這時(shí)記作狀態(tài)III(P2 ,V2 ,T1 ) 。絕熱膨脹過程：I 到狀態(tài)，有PV rP V r（4-1 ）1 102圖 4-1圖I 到為等溫線有：P1V1P2V2（4

38、-2 ）由（ 1）（ 2）式得到：r三、實(shí)驗(yàn)步驟lg( P1) / lg( P1) P0P 2（ 4-3 ）用式氣壓計(jì)測(cè)定大氣壓。開啟電源并預(yù)熱20 分鐘。把放氣閥關(guān)閉，充氣閥打開，用打氣球把空氣緩緩地打進(jìn)儲(chǔ)氣瓶，用壓力傳感器和溫度傳感器測(cè)量壓強(qiáng)均勻穩(wěn)定時(shí)的壓力P 和溫度T 記錄進(jìn)表格。11突然打開放氣閥，當(dāng)儲(chǔ)氣瓶的壓力降低至環(huán)境大氣壓強(qiáng)時(shí)迅速關(guān)閉放氣閥。當(dāng)儲(chǔ)氣瓶溫度上升到T 記下儲(chǔ)氣瓶壓強(qiáng)P 。1215用公式（ 3）計(jì)算比熱容比數(shù)值。四、參考數(shù)據(jù)：P1P0P2P0(P 2(P / 2000 )/ 2000)10 5 Pa10 5 Parlg( P1PP01P ) / lg( P1 P)TPT

39、02PP12212（ 105 Pa ）（）()（）()（ 105 Pa ）（ 105 Pa ）114.51517.028.81516.61.06941.02651.3451.0121116 71525.829.81525.41.07041.02701.353117.31506.234.71505.81.07081.02941.432118.01511.428.91511.01.07111.02661.3041.358理論1.4021.358E1.4023%注意事項(xiàng)：1.402打開放氣閥放氣時(shí)，當(dāng)聽到放氣聲結(jié)束應(yīng)迅速關(guān)閉放氣閥，提早或推遲關(guān)閉放氣閥都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2實(shí)驗(yàn)要求環(huán)境溫度基本不變，如

40、發(fā)生環(huán)境溫度不斷下降的情況，可在遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)儀器處適當(dāng)加溫，以保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)五線膨脹系數(shù)測(cè)定測(cè)定鐵、銅、鋁棒的線膨脹系數(shù)；測(cè)量其他固體物質(zhì)的線膨脹系數(shù)；分析影響測(cè)量精度的諸因素；觀察某些合金材料在金相組織發(fā)生變化溫度附近出現(xiàn)線膨脹的突變現(xiàn)象；掌握使用千分表和溫度控制儀的操作方法。二、實(shí)驗(yàn)原理物質(zhì)在一定溫度內(nèi)，原長(zhǎng)為l 的物體受熱后伸長(zhǎng)量l 與溫度的增加量近似成正比，與原長(zhǎng) l 也成正比，即l? l ?t 。一般固體在溫度升高時(shí)，它的長(zhǎng)度將發(fā)生變化。固態(tài)物質(zhì)當(dāng)溫度改變1 C 時(shí)，其長(zhǎng)度變化與在0 C 時(shí)的比值，成為該物質(zhì)的線膨脹系數(shù)。如果一根金屬棒在0 C 時(shí)長(zhǎng)為L(zhǎng) 0 ，那么在

41、溫度為t C 時(shí)的長(zhǎng)度為：LtL0 (1t ) 。實(shí)際上金屬的線膨脹系數(shù)不是一個(gè)常數(shù)，只是在某一溫度區(qū)域內(nèi)近似與常數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)步驟接通電加熱器與溫控儀輸入輸出接口和溫度傳感器的航空插頭。旋轉(zhuǎn)千分表固定架螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)固定架致使被測(cè)樣品能插入紫銅管內(nèi)，再插入低導(dǎo)熱體，用力壓緊后轉(zhuǎn)動(dòng)固定架，在安裝千分表架時(shí)注意被測(cè)物體與千分表測(cè)量頭保持在同一直線。安裝千分表在固定架上，并且扭緊螺栓，不試千分表轉(zhuǎn)動(dòng)，再向前移動(dòng)固定架，使千分表讀數(shù)在 0.2-0.4 ，固定架給予固定。然后稍用力壓一下千分表滑絡(luò)端，使它與絕熱體有良好的接觸，再轉(zhuǎn)動(dòng)千分表圓盤讀數(shù)為零。接通溫控儀的電源，設(shè)定需加熱的數(shù)值，一般可分別增加溫度為

42、25 C ， 30 C ，35 C ， 40C ， 45C ， 50C 。按確定鍵開始加熱。每次設(shè)定溫度測(cè)完后，按復(fù)位鍵，重新設(shè)定所需溫度，當(dāng)顯示值上升到大于設(shè)定值，電腦自動(dòng)控制到設(shè)定值，正常情況下在30 C 左右波動(dòng)。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度附近（與設(shè)定溫度相差0.3 C），例如溫度達(dá)到24.9C 時(shí)，千分表的指針基本不動(dòng)，學(xué)生可記錄千分表的讀數(shù)Li ，為了計(jì)算方便，達(dá)到下一個(gè)設(shè)定值時(shí)，也要記錄千分表讀數(shù)Li換不同金屬樣品，分別測(cè)量并計(jì)算各自的線膨脹系數(shù)。四、電加熱箱的結(jié)構(gòu)和使用要求使用要求（ 1）被測(cè)物體尺寸控制于8400mm；（ 2）整體要求平穩(wěn)，因伸長(zhǎng)量極小，故儀器不應(yīng)有振動(dòng)；（ 3）千分表

43、安裝適當(dāng)固定且與被測(cè)物體有良好的接觸（讀數(shù)在宜，然后在轉(zhuǎn)動(dòng)表殼校零）；（ 4）被測(cè)物體與千分表探頭需保持在同一直線。結(jié)構(gòu)如圖5-10.2mm處較為適五、恒溫控制儀使用說明面板操作簡(jiǎn)圖如圖5-2使用要求（ 1）面包電源接通數(shù)字顯示為表示該公司產(chǎn)品符號(hào)，A*.*表示當(dāng)時(shí)傳感器溫度，表示等待設(shè)定溫度。（ 2）按升溫鍵，數(shù)字由零逐漸增大至所需的設(shè)定值，最高可選80 度。（ 3）如果數(shù)字顯示高于設(shè)定的溫度，可按降溫鍵直至到所需的溫度設(shè)定值。（ 4）當(dāng)數(shù)字設(shè)定值達(dá)到實(shí)驗(yàn)者所需的值時(shí)，可按確定鍵，開始對(duì)樣品加熱，同時(shí)指示燈亮，發(fā)光頻閃與加熱頻率成正比。（ 5）確定鍵也可用作選擇鍵，可觀察當(dāng)時(shí)的溫度值和先前的

44、設(shè)定值。（ 6）實(shí)驗(yàn)者如果需要改變?cè)O(shè)定值可按復(fù)位鍵，重新設(shè)置。實(shí)驗(yàn)六常用電學(xué)儀器的使用一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娐返慕M成和各部分的作用；掌握常用電學(xué)儀表的性能、用法、正確連接電路的方法；用歐姆定律測(cè)量未知電阻；4。學(xué)習(xí)作圖法分析和處理問題。二常用電學(xué)儀器介紹一般用電線路中，通?？偸怯呻娫?、用電設(shè)備（負(fù)載）、控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表等部分組成的。這些部分用導(dǎo)線連接通路，稱為電路。一、電源電源是把其他形式能量轉(zhuǎn)換成電能、提供電路能量的裝置。電源分為直流電源和交流電源兩種。交流電源：用符號(hào)“”或“”表示交流電。常用的交流電有380V 和 220V 兩種，頻率為 50。直流電源：用符號(hào)“”或“”表示直流電。常用的直流

45、電有干電池，蓄電池和晶體管穩(wěn)壓電源等。直流電源使用時(shí)，正負(fù)極不能接錯(cuò)，要嚴(yán)防短路，以免電流過大損壞電 源。二、電阻電阻可用來改變電路中電流、電壓的大小。電阻分為固定式和可變式兩種。下面介紹常用的兩種可變電阻?；€變阻器滑線變阻器有兩種接法（ 1）變流器接法：如圖6-1 所示。（ 2）分壓器接法：如圖6-2 所示。圖 6-1變流電路圖 6- 2 分壓電路旋轉(zhuǎn)式電阻箱實(shí)驗(yàn)室常用的21 型直流電阻箱的面板如圖6-3 （ a），其內(nèi)部是若干個(gè)采用錳銅合金線繞成的具有高穩(wěn)定的固定電阻元件，按一定的方式接在特殊的變換開關(guān)裝置上組成，如圖 6-3 （ b）。圖 6-321 型直流電阻箱面板上有六個(gè)開關(guān)旋鈕和

46、四個(gè)接線柱。每個(gè)旋鈕的圓盤上都標(biāo)有0、1、 2、 9 等數(shù)字，靠旋鈕邊緣的面板上刻有箭頭，并有0.1 、 1、 10、等字樣，這些數(shù)字為倍率。表 1 電阻箱各旋盤倍率的準(zhǔn)確度旋盤倍率0.1110100100010000準(zhǔn)確度5%0.5%0.2%0.1%0.1%0.1%三、磁電式儀表磁電式儀表測(cè)量的是偏轉(zhuǎn)角度，把電流的標(biāo)準(zhǔn)量變換為角度的標(biāo)準(zhǔn)量，然后與被測(cè)流的標(biāo)準(zhǔn)角度相比較，實(shí)現(xiàn)比較測(cè)量。1直流檢流計(jì)或?qū)⒈粶y(cè)的量進(jìn)行某種變換后才能實(shí)現(xiàn)的直接比較測(cè)量的方法稱為間接比較測(cè)量法。檢測(cè)電路中有無電流通過即電流方向的一起稱為檢流計(jì)。磁電式檢流計(jì)有指針式和復(fù)射式兩種。磁電式檢流計(jì)的主要技術(shù)特性是：（ 1）電流

47、常數(shù)：即檢流計(jì)指針在標(biāo)度尺上偏轉(zhuǎn)1 小格所代表的電流值。（ 2）內(nèi)阻：檢流計(jì)內(nèi)部的電阻。（ 3）使檢流計(jì)指針以最短的時(shí)間穩(wěn)定在平衡位置而不振動(dòng)的外電路的電阻稱為外臨界電阻，這段時(shí)間稱為阻尼時(shí)間。直流電流表直流電流表示在檢流計(jì)兩端并聯(lián)低電阻，電表的零分度線在標(biāo)度盤的最左端。直流電壓表通常在電流表上串聯(lián)分壓電阻就構(gòu)成了電壓表。直流電流表、電壓表的主要參數(shù)：（）量程：即滿刻度電流或電壓值。（）內(nèi)阻：通常電流表內(nèi)阻非常小，以減小電流表的電壓降，電壓表的內(nèi)阻非常大，以避免對(duì)電路產(chǎn)生分流作用。（）精度等級(jí)：電流表，電壓表的精度等級(jí)分為0.1 、0.2 、0.5 、1.0 、 1.5 、2.5 、共 7 個(gè)

48、等級(jí)，準(zhǔn)確度為級(jí)的電表簡(jiǎn)稱為級(jí)電表，其測(cè)量最大誤差允許為：xm表常用電學(xué)儀表的符號(hào)介紹注意事項(xiàng)：AmK % （Am 為所用電表的量程）（ 1）使用前如果磁電式儀表的指針不在零分度線上，可用小螺絲刀或接線叉輕輕旋轉(zhuǎn)零調(diào)節(jié)器，使指針指零，成為機(jī)械調(diào)零。（ 2）讀數(shù)時(shí)的視線應(yīng)正對(duì)指針并于標(biāo)度盤垂直。對(duì)附有反射鏡的標(biāo)度盤，只能在指針與指針在反射鏡中的像重合時(shí)才能讀取數(shù)據(jù)。儀器布置和電路連接：儀器布置操作之前，首先把電路圖中每個(gè)符號(hào)代表的意思、各儀器的作用搞清楚。對(duì)初學(xué)者， 可按電路圖布置儀器。接線能力提高后，應(yīng)按照“接線方便，易于操作，易于觀察，保證安全”的原則布置儀器電路連接從電源正極開始，按電路分

49、回路逐個(gè)接線。檢查接好電路后，先復(fù)查電路連接是否正確。確認(rèn)無誤后，請(qǐng)教師檢查，經(jīng)同意后接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通電在通電合閘的同時(shí)，應(yīng)仔細(xì)觀察整個(gè)電路上的所有儀器。5拆線，歸整測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，先斷開電源。用理論知識(shí)判斷數(shù)據(jù)是否正確，確認(rèn)后才能拆線。用安培表和伏特表測(cè)定電阻根據(jù)歐姆定律，如果測(cè)得了通過電阻RxI求出阻值。常用測(cè)量電路有兩種，如圖6-4 和圖 6-5 所示。對(duì)于一定的阻值選用適當(dāng)?shù)碾娐窚y(cè)量。VRx 的電流強(qiáng)度I 和兩端的電壓V ，即可利用三.實(shí)驗(yàn)步驟圖 6- 4內(nèi)接法圖 6-5外接法開關(guān)放在斷開位置，按圖6-4 將器材布置在適當(dāng)位置，然后連接導(dǎo)線，經(jīng)教師檢查無誤后通電。調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源使輸出

50、電壓E 為 1011 伏，調(diào)節(jié)滑線變阻器，使電流表和電壓表有適當(dāng)?shù)淖x數(shù)，逐次記錄下相應(yīng)的電流值和電壓值。為了作圖方便，電壓應(yīng)取等間隔的整數(shù)值。改換另一種線路，重復(fù)步驟1、2。將Rx 1 換成Rx2 ，重復(fù)步驟1、2、3。5記下Rx1 和 Rx2 上的標(biāo)稱值。四.注意事項(xiàng)： 1接電線時(shí)不得帶電操作，即必須讓電源處于斷電狀態(tài)下接線。2測(cè)量大電阻Rx1 時(shí)，電流表用小量程。測(cè)量小電阻Rx2 時(shí)，電流表用大量程。2、掌握箱式惠斯登電橋和檢流計(jì)的使用方法二.原理電橋是一種以測(cè)量電阻或與電阻有一定函數(shù)關(guān)系的參量（加溫度）的比較式儀器，它是通過被測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較而獲得最后測(cè)量結(jié)果的?；菟沟请姌蛴伤膫€(gè)

51、電阻臂串聯(lián)成一個(gè)封閉器邊形，相交于四個(gè)頂點(diǎn)，在兩頂點(diǎn)接電源u 稱電源對(duì)角線，則在兩頂點(diǎn)接電源u 稱電源對(duì)角線，就可構(gòu)成一個(gè)電的通路，電源和檢流計(jì)好象答接在兩對(duì)頂點(diǎn)間的 “橋”一樣，故稱之為電橋。工作原理：惠斯登電橋含有三個(gè)已知電阻Ra， Rb， R和待測(cè)電阻Rx ，當(dāng)變動(dòng)電阻Ra， Rb， R ，總可以使檢流計(jì)G 中的電流I g0 ，此時(shí)說明U bc0 故I 1RxRxRI 2 RaI 1 RI 2 RbRaRb或 Rx RbRa R可簡(jiǎn)記為電橋線路相對(duì)臂的電阻乘積相等?；菟沟请姌蛴糜跍y(cè)量中值電阻（1 10），惠氏電橋主要特點(diǎn)是使用方便，測(cè)量時(shí)，除電源和檢流計(jì)及保護(hù)電阻外，不需要其它附件，測(cè)量

52、范圍廣，精度較高。在滑線式電橋中，我們用電阻a 和b 來代替 Ra 和Rb 。三.實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)七惠斯登電橋測(cè)電阻.目的要求1、學(xué)會(huì)用惠斯登電橋的方法測(cè)定未知電阻的方法（ 1）按圖接線，保護(hù)電阻用10 K的線繞式電位器。R 用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱，先測(cè)量Rx1 。（ 2）使 0，滑線上滑動(dòng)接能器放在導(dǎo)線中央處，先按下電源的開關(guān)k，再按上滑動(dòng)接能點(diǎn) C，觀察檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向。（ 3）調(diào)節(jié)電阻箱R 為一任意數(shù)值，若為200，按步驟（ 2）觀察檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向，若二次檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向相反，則電阻Rx1 的值應(yīng)較0 歐姆為大，較200 歐姆為小。（ 4）用同樣的方法繼續(xù)調(diào)節(jié)R，使檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)為止，然后把保護(hù)電

53、阻調(diào)至0，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)接能點(diǎn)，使檢流計(jì)指針不再有偏轉(zhuǎn)為止，記錄R，Rx 1 。（ 5）對(duì)調(diào) R 和 Rx1 的位置，重新測(cè)量一次。a 和b 之值，即可算出（ 6）用同樣的方法測(cè)量另一電阻（ 7）用箱式惠斯登電橋重測(cè)一遍。Rx1 和 Rx2 的串聯(lián)、并聯(lián)值。附：箱式惠斯登電橋使用方法。（圖略）比例臂即B 為電源開關(guān)，C 為檢流計(jì)開關(guān)。四只轉(zhuǎn)盤電阻即為電阻箱R，先使檢流計(jì)指針與“ 0”重合，被測(cè)電阻接到Rx 兩接線柱上，適當(dāng)調(diào)節(jié)此比例臂與R 的阻值，使按鈕“ B”和“ G”按下時(shí)，檢流計(jì)沒有電流流過，則可由Rx 之值四. 參考數(shù)據(jù)未知電阻R()R ()(對(duì)調(diào)前 )(對(duì)調(diào)后 )n /RR測(cè)RR ()R

54、XR測(cè)U R（X）RX 1RX 2RX串RX并待測(cè)電阻507.6 0.51973 22479 2403.4 0.4Rx 的不確定度為：URX(UR) 2( 110R) 2n0.4U R 的計(jì)算方法參照實(shí)驗(yàn)六常用電學(xué)儀器中有關(guān)旋轉(zhuǎn)式電阻箱的講述。 箱式惠斯登電橋測(cè)量未知電阻比例臂ABR()RXAR BRX并0.1420.6420.6 滑線式惠斯登電橋測(cè)量Rx比例臂之值R ，得出507.4507.85/0.4507.61973.91971.55/1.61972.72481.62477.15/1.62479.3403.7403.25/0.2403.4RX 1120002000RX 20.1528.9

55、528.9RX串125062506實(shí)驗(yàn)八電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì).目的要求：研究電位差計(jì)的原理、滑淺式電位差計(jì)的構(gòu)造成。用電位差計(jì)測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)。應(yīng)用電位差計(jì)校準(zhǔn)伏將計(jì)的讀數(shù)。二.原理：直流電位差計(jì)是目前電工儀表檢修中不可缺少的標(biāo)準(zhǔn)儀器，它的優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)量一般電工儀表揚(yáng)不能測(cè)量的微小電勢(shì)，從幾微伏到幾伏。并且損耗被測(cè)電勢(shì)的能量極小，因 此，在測(cè)量時(shí)，不會(huì)使被測(cè)電動(dòng)勢(shì)失去原來的數(shù)值。如果配以一定的標(biāo)準(zhǔn)附件，如標(biāo)準(zhǔn)電阻，分壓箱米，還可以測(cè)量電流，較高的電壓、電功率、電阻等等，用途較廣。線路原理（見實(shí)驗(yàn)講義）二、實(shí)驗(yàn)方法：（ 1）An 取 50.93E 3zAn ，那時(shí)雙刀雙擲開關(guān)k 2 打向E 3 。調(diào)

56、節(jié) R，使檢流計(jì)無偏轉(zhuǎn)，些時(shí)1.018650.93伏,開關(guān)k2 倒向Ex ，調(diào)節(jié)An ，些時(shí)檢流計(jì)無偏轉(zhuǎn)，記下An 的長(zhǎng)度，ExAn 0.02校準(zhǔn)伏特計(jì)讀數(shù)，按圖將分壓器線路接好，將k2 板向電壓表處，用電位差計(jì)測(cè)量的電壓值校正伏特計(jì)上的讀數(shù)，調(diào)節(jié)滑線變阻器R 使伏特計(jì)的讀數(shù)分別0.250V， 0.500V，0.750V，1.000V， 1.250V， 1.500V等約為 6 個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)用電位差計(jì)測(cè)出各相應(yīng)的伏特?cái)?shù)。三. 實(shí)驗(yàn)故障排除（ 1 ） 檢流計(jì)指針一直往一邊偏轉(zhuǎn)，應(yīng)檢查電源是否打開，電源正負(fù)與標(biāo)準(zhǔn)電池正負(fù)相接無誤，或標(biāo)準(zhǔn)電池接線不佳。（ 2 ） 輔助電源E 用勁 V ，不得取任意值。

57、輔助電源的電壓值與電阻系、限變變阻器R阻值（此實(shí)驗(yàn)中采用110）相匹配使電阻絲統(tǒng)每厘米上的電壓降為0.02V 。四. 注意事項(xiàng) ：（ 1）電位差計(jì)直接讀數(shù)法的調(diào)整，要注意電源電壓E（輔助電源）線變阻器值和木板報(bào)式電位差計(jì)阻值的配合，使即 E 必須大于2V 。An 在 50.93處電阻系A(chǔ)n 上的電壓降能調(diào)節(jié)1.0186V，（ 2）注意 E、E x 、E 3 正極必須與正極相接，負(fù)極與負(fù)極相接，如正負(fù)極接反，電位差計(jì)算無法處于平衡位置。（ 3）指針式檢流計(jì)前必須串聯(lián)保護(hù)電阻，（用可調(diào)電阻箱、電位器或固定電阻10K左右都可）。（ 4）測(cè)量 E x 的值須根據(jù)理論上的計(jì)算大致范圍內(nèi)去測(cè)量，不要盲目的

58、在電阻絲上找取數(shù)值。（ 5）圖 -2中因分壓器R 1 阻值較大，（為2.6） E 為干電池（ 1.5V ），所以， E 1處沒有加開關(guān)，這樣盡管線路一直接通，但耗電量還是較小的。（ 6）調(diào)節(jié) R 使電阻絲上每上電壓降為0.2 伏后，一般情況下不須再調(diào)節(jié)，如測(cè)量時(shí)間過長(zhǎng)或線路有所變動(dòng)時(shí)，仍需再調(diào)節(jié)，使線路何持標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)。五. 參考數(shù)據(jù)：伏特表讀數(shù)（V ）電位差計(jì)長(zhǎng)度讀數(shù)電位差計(jì)電壓讀數(shù)An1 (cm)0.02An1 (V )電位差計(jì)讀數(shù)伏特表讀數(shù)（V ）An1 An 276.3078.25E x1 Ex 21.526V1.565V0.25012.450.2490-0.0010.50024.980

59、.499600.75037.400.7480-0.0021.00049.950.9990-0.0011.25062.391.248-0.0021.50073.981.477-0.003用毫米方格紙作圖，橫坐標(biāo)為伏特表讀數(shù)，縱坐標(biāo)為電位差計(jì)讀數(shù)- 伏特表讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)九 電表改裝微安表只允許通過微小的電流，一般只能測(cè)量很小的電流和電壓，如果要用它來測(cè)量較大的電流或電壓，就必須進(jìn)行改裝以擴(kuò)大其量限，經(jīng)過改裝的微安表具有測(cè)量較大的電流、電壓和電阻等多種用途。若在表內(nèi)再配以將交流變直流的整流電路，則它還可以測(cè)量交流電壓等有關(guān)量。一.原理（一）、分流法擴(kuò)大直流電流表的量程分流電阻 R并 與表頭內(nèi)阻及擴(kuò)大倍率

60、的關(guān)系：Rr0并（ 9-1）n1式中 ,r0 為表頭內(nèi)阻，n 為量程擴(kuò)大倍數(shù)。（二）、分壓法把電流表改裝成電壓表分壓電阻 R串 與改裝表的量程V ，電流表量程I 0 和 表頭內(nèi)阻VRg 的關(guān)系：R串r0I 0（ 9-2）式中： V 改裝后電壓量程；I 0改裝前電流表的量程；r0 改裝前電流表內(nèi)阻。二. 實(shí)驗(yàn)步驟：圖 9-1 電流表擴(kuò)大量程圖 9-2 電流表改裝成電壓表1.將 0100 A 電流表改裝成01000 A 電流表(1). 查電流表身上的電流表內(nèi)阻(2). 利用（ 9-1）式計(jì)算并聯(lián)電阻(3). 用一個(gè)電阻箱作為并聯(lián)電阻1000 A 電流表r 0R并R并 ，然后并聯(lián)在0 100 A 電