基本仪器和测量

1、仪器设备是物理实验的物质基础，仪器的设计蕴含着许多设计者的巧妙构思，是科学原理和方法的具体体现。作为一名实验者要做好物理实验，必须掌握所用仪器设备的结构、原理、性能和使用方法。力学实验基本仪器一 长度测量仪器1 米尺米尺上刻线间距为1mm，钢卷尺、皮尺也属于米尺范围。紧贴、对准和正视是测量时的要领和关键。米尺测量时读数应读到毫米或毫米。2 游标卡尺 游标原理为了提高测量的准确度，在主尺上附带一可沿主尺移动的副尺，构成游标尺。用于测量长度的称为直游标；用于测量角度的称为弯游标。A 直游标假设主尺上每一分格长度为（称为主尺分度值），游标副尺上共有个等分格（称为游标分度数），每格长度为（称为游标尺分

2、度值）。制造游标时，将游标的总长度与主尺（）个格的总长度对齐，则有 （1-1）主尺每格的长度与副尺每格长度间差值，即称之为游标尺的精度，也就是游标卡尺的最小读数值。B 弯游标利用游标原理测量角度时，制成弯游标。在分光计上使用弯游标来测量角度，就是一个典型的例子。弯游标的精度值可用如下式子表示 游标卡尺实验室中常用游标卡尺有两种，其主尺分度值均为1mm。但是，由于游标分度数不相同，因此游标的分度值和读数均不相同。它们的游标分度数分别为20，50（格），游标卡尺的分度值分别为，游标卡尺的精度分别为。也就是游标卡尺示值误差： 游标卡构造如图1-1所示。与主尺相联的量爪和与游标相联的 量爪可用来测量外

3、径、内径、厚度，与游标固定在一起的深度尺G可用来测深度，K为固定螺钉。使用游标卡尺测量物体时，应小心量爪被磨损，不能使物体在量爪内滑动。读数时，已知游标分度值为，主尺分度值为，若游标零线处于主尺第和线之间，副尺上第线与主尺某刻度线对齐，则被测长度应为： 图1- 13 螺旋测微计（千分尺）螺旋测微计是比游标卡尺更精密的长度测量仪器。它是利用螺旋进退来测量长度的仪器。其最小分度值是0.01mm。通常千分尺测量结果可估读到1/1000mm。光学测微目镜。读数显微镜等精密测长仪器的设计也是基于同样的原理。千分尺主要结构是一个微动螺旋杆（固定套筒）和一个与活动套筒相联的测量轴，如图1-2所示。固定套筒上

4、的主尺刻有两排线，毫米刻线和半毫米刻线。活动套筒圆周上刻有个分度，螺距为mm，则每旋转一周，螺杆前进（或后退）一个螺距，而每转动一个分度，螺杆移动的距离为mm 。常用螺旋测微计螺距为mm,个分度，所以螺旋测微计的分度值为 mm。图1-2 旋测微计 1、尺架 2、砧台 3、测量轴 4、固定套筒5、活动套筒 6、棘轮 7、锁紧装置8、绝热板使用注意事项: 1. 测量前须进行零点校准。转动棘轮，使测量轴与砧台刚好接触，并听到“卡、卡、卡”三声即停止转动棘轮（棘轮作用是防止测杆对被测物产生过大压力，而导致变形，影响测量值准确性，同时也可避免测量杆受到损坏），读取此时的示值，即作为零点校准值（如图1-3

5、中所示）。要注意零点校准值的正负。图1- 36.5+0.267=6.767mm初读数为正值 初读数是负值2 . 在读取测量值后，应对测量值进行零点修正，即得出测量结果：=末读数-初读数读数时由主尺读整刻度值，0.5mm以下由活动套筒读出分格值，并应估读到0.001mm那一位。3. 用毕还原仪器，应将螺杆退回几转，留出空隙，以免热胀使螺杆变形。螺旋测微计示值误差:螺旋测微计分零级和一级两类，通常实验室使用为一级。其示值误差一级为±0.004mm，零级为±0.002mm。二质量称衡仪器天平天平是利用等臂杠杆原理和零位法，采取比较测量进行质量测定的仪器。通常根据天平的精度分为物理

6、天平（普通天平）和分析天平（精密天平）两类。称衡时物体放入天平左盘，右盘放入砝码，故当天平平衡时，物体的质量就等于砝码的质量。图1-4最大称量和分度值是天平的两个重要技术指标。物理实验室常用的物理天平（见图1-4），其最大称量为500g，分度值为0.02g。1物理天平这是一种双盘悬挂等臂式天平。在横梁的中点和两端共装有三个钢质刀口，中间刀口向下，安置在支柱顶端的玛瑙刀承上，等臂两侧处刀口朝上，各悬挂一个秤盘。一指针固定于横梁上，当横梁摆动时，指针下端在支柱标牌前摆动。支柱上止动旋钮可以使横梁升降，当横梁降下后，支架上有两个支销托住横梁，使横梁处于制动位置，中间刀口与刀承分离，避免刀口磕碰磨损。

7、横梁两端的平衡螺母和用于天平空载时调平衡。横梁上有50个刻度和可移动游码，用于1克以下的称量。游码向右移动一个刻度相当于在右盘中加0.02g的砝码。支柱左边装有一个托盘，用来托住不需称量的物体（如烧杯等）。 物理天平使用及注意事项：10. 调水平。旋转天平的底脚螺丝，使立柱后的气泡移至中间，则力柱已处于铅直向，此时水平已调好。20 .调零点。游码移到横梁左端零刻度线上，转动旋钮支起横梁，观察指针是否停在零位或是否在零位两边对称摆动。如不是可调节平衡调节螺母和，直至调到天平平衡为止。3o. 称量质量。首先调整右盘中砝码使之与左盘中重物接近平衡，再用游码细调至完全平衡。取放物体、砝码和移动游码都应先使横梁处于制动位置。拿取砝码，须用镊子，严禁用手。 4o 灵敏度调整。指针上所附配重G（称为感量铊）的位置变化，能够改变天平的灵敏度。配重上升，灵敏度提高；配重下降，灵敏度降低。 2分析天平 分析天平的构造