基本实验仪器的使用与读数.doc

物理基本实验仪器的使用与读数一、误差：测量值与真实值的差异叫做误差。系统误差：多次测量同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。偶然误差：总是有时偏大，又是偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法：进行多次测量，求出几次测量的平均值（比某一次测得的数值更接近真实值）二、有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字。1、 是指近似数字而言；2、 只能带一位不可靠数字，不是位数越多越好；3、 凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字）。这里不受有效数字位数的限制，间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用23位有效数字表示。4、 有效数字的位数： 3.9，3.90，3.900分别是二位、三位、四位有效数字，最末一位为不可靠的； 0.39，0.039，0.0039都是两位有效数字写成科学记数法为：3.9101，3.9102，3.9103，若3600km，如果全部是有效数字，就不用科学记数法，要写成科学记数法则也应为3.600103km。5、 有效数字的运算：若题中物理量采取的是几位有效数字，则结果也应该是几位有效数字三、测量仪器使用常规1、 量程： 使用电流表、电压表时，选用量程过大的仪器，采集的实验数据过小，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表； 使用多用电表测电阻时，应选择适当的档位，使欧姆表的示数在电表的中值附近。2、 精度：使用前了解仪器的精度，即看清仪器的最小分度值。其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一定的；但游标卡尺上游标尺、天平游码标尺、弹簧秤和温度计刻线的最小分度，都因具体的仪器情况不同而有所差异；电流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同。3、 使用注意事项： 天平在进行测量前应先调平衡。 打点计时器所用电源要求为46V的交流电源。 多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零，被测电阻要与电路断开，使用完毕要将选择开关转至交流电压最高档或“OFF”档。 滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的最大电流。滑动变阻器采用限流接法时，滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置；滑动变阻器采用分压接法时，滑动触片开始应位于分压为零的位置。 电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。四、测量仪器的读数方法1、 需要估读的仪器：（关键是确定好最小分度）刻度尺、螺旋测微器、电表、天平、弹簧秤。2、 不需要估读的仪器：游标卡尺、水银气压计、机械秒表、电阻箱、欧姆表（刻度不均匀，可不估读或按半刻度估读。）3、 在实际操作中，究竟估读到哪一位数字，应由测量仪器的精度（即最小分度值）和实验误差要求两个因素共同决定。4、 根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般：最小分度是2的（包括0.2、0.02等）：采用1/2估读，即读到最小刻度所在的这一位。如安培表00.6A档；最小分度是5的（包括0.5、0.05等）：采用1/5估读，即读到最小刻度所在的这一位。如安培表015V档；最小分度是10的（包括0.1、0.01等）：采用1/10估读，即读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字不可缺少的一部分）。如刻度尺、螺旋测微器、安培表03A档、电压表03V档等。当测量精度要求不高或仪器精度不够高时，也可采用1/2估读。五、具体实验仪器（一） 刻度尺实验室常用的刻度尺是木直尺、铁卷尺和钢板尺，量程不等；最小分度值一般为1mm，可精确到毫米量级，读数到1/10毫米。测量： 将刻度尺侧立，尽量使刻度尺的刻度紧贴被测物体（避免视差）； 如果尺的端面磨损，应以尺上的某一刻度线为测量的起点，以减小误差； 如果要求较高的精度，需进行多次测量时，应考虑刻度尺的不均匀性，可用刻度尺的不同部位进行测量后，再取平均值。Eg：A的长度是3.9cm3.910-2m，B的长度是34.0mm3.4010-2m。（二） 游标卡尺1、 测量游标卡尺可以测量物体的长度或工件的内外直径。测量长度和外径时，将物体卡在卡脚之间；测内径时，使用内卡脚。不用时，应将卡脚闭合，游标的零线这时与主尺零线是对齐的。 测量前，先将游标卡尺的卡脚靠拢，检查主尺零刻线与游标尺的零线是否重合。注意是否有零点差。 测量时，若用外卡脚，应使外卡脚间距略大于被测物尺寸，使用内卡脚，应使内卡脚间距略小于被测物尺寸，然后缓慢使卡脚与被测面贴合。 读数时应使视线与卡尺垂直，避免产生视差。2、 读数（与水银气压计相似）A. 10分度的游标卡尺，游标上相邻两个刻度间距离为0.9mm，比主尺间相邻两个刻度间距离小0.1mm（精度）。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米的数值：游标的第几条刻度线跟主尺上某一条刻度线对齐，0.1毫米位就读第几（不能读某）。其读数准确到0.1mm。B. 20分度的游标卡尺，游标上相邻两个刻度间距离为0.95mm，比主尺间相邻两个刻度间距离小0.05mm（精度）。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米的数值：游标的第几条刻度线跟主尺上某一条刻度线对齐，0.1毫米位就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。C. 50分度的游标卡尺，游标上相邻两个刻度间距离为0.98m，比主尺间相邻两个刻度间距离小0.02m（精度）。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值就是毫米以下的读数，这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。D. L测主尺的整毫米数（格数精度） 从游标零线读出主尺上的整的毫米数，记为L主 根据游标与主尺对齐的刻线读出不足1毫米的小数，记为l。两者之和为测量值L测。L测L主L L的读数方法：一般来说，游标是将主尺的（n1）个分格分成n等分，称为n分游标。如主尺的分格为x，则游标的1分格宽为，两者的差叫游标的精度。测量时，如果是游标的第K条线与主尺的某一刻度线对齐，则所对应的LKx。所以使用游标卡尺时，首先要明确游标精度。3、 注意事项 游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不再往下一位估读； 读数时与主尺对其的游标尺刻度线条数不含零刻度线； 主尺的读数应从游标尺的零刻度线处读，不能从游标尺的末端读。2 3 4 cm0 5 10 主尺上所标的数值为厘米数，不要误作毫米数。4、 Eg：如图，一个游标为10分度卡尺，主尺的分格是1mm，则游标的1分格的宽度为mm0.9mm，两者的差值是x0.1mm，该尺叫精度为0.1mm的游标卡尺。测量时，首先从游标零线读出主尺上的整的毫米数为20mm，然后根据游标与主尺对齐的刻线读出不足1毫米的小数，游标的第8条线与主尺的某一刻度线对齐，则所对应的L80.1mm0.8mm，所以，L测L主L（200.8）mm20.8mm（三） 螺旋测微器固定刻度的最小刻度为0.5mm（中线上侧）；螺距（可动刻度每旋转一圈前进或后退的距离）位0.5mm；可动刻度的一周上平均可有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表（最小刻度、精度）0.01mm。1、 读数固定刻度上读取整、半毫米以上的长度，然后找出可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度上的水平横线重合，读出半毫米以下的刻度并估读一位（千分位上，既保留三位小数）。把两部分读数相加，得到测量值。即：固定刻度示数（格数精度）估读值2、 注意事项使用时，测微螺杆快要接近被测物体时，要停止使用主旋钮，改用微调旋钮。3、 Eg：(8.1160.02) mm（四） 打点计时器一种特殊的计时仪器，电源用50Hz的交流电，所以打出相邻两个点的时间间隔是0.02s（五） 天平使用前首先要调节底座水平和横梁水平（在调节横梁水平前，必须把游码移到左端零刻度处，即将游码的左端与零刻线对齐）。1、 读数测量读数由右盘中的砝码和游标共同读出，横梁上的刻度最小单位是毫克（mg），最小刻度为0.02g（不是10分度，只读到0.02g这一位）。2、 Eg：66.0g（六） 机械秒表机械秒表大圈内的长针是秒针，每转一周是30s，最小分度为0.1s（机械表采用的齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间；所以不能估读出比0.1s更短的时间）；位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针，每转一周是15min，最小分度是0.5min。当分针在前0.5分内时，秒针在030秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在3060秒内读数。1、 读数：t短针读数（t1）长针读数（t2）2、 Eg：1分39.80s秒（0是估读出来的）。（七） 电流表、电压表同一个电流表、电压表有不同的量程，电流表量程一般有两种：0.10.6A，03A；电压表量程一般有两种：03V，015V。对应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同。1、 读数：图1 电压表、电流表若用03V、03A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数在精确度后加一估读数。Eg：电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。 电压表若用015V量程，最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，读数值小数点后只能有且必须有一位小数。若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V；指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5V；若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V；即使是指在正中央，也不能读做10.25V，若这样，则会出现两位不准确的数（小数点后的2和5），不符合读数规则。 电流表若用00.6A量程，最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，读数规则与015V电压表相似，读数值小数点后只能有且必须有两位小数。图1 图20123051015V00.20.40.60123A若指针指在第10条刻度线上，读数为0.20A；指在第12条刻度线上，读数为0.24A。2、 Eg：电压表接03V量程时读数为2.16V，接015V量程时读数为10.5V。电流表接00.6A量程时读数0.16A，接03A量程时读数为0.7