中学物理实验报告一基本仪器的认识和使用

1、中学物理实验报告基本仪器的认识和使用学院数理信息工程学院班级姓名学号时间2011-3-14一、实验目的:1、熟悉仪器的使用，熟练基本仪器的操作2、参实验过程，获得实验体会3、明确原理，学握要领4、探讨物理教学方法，提高教学技能二、基本仪器的名称以及用途:实验仪器所测物理量刻度尺游标卡尺螺旋测微器长度，其中游标尺尺不需要估读。秒表打点计时器电火花计时器时间天平电子秤弹簧秤质量电流表电压表多用电表电学罐滑动变阻器电阻箱调节仪器改变接入电路的电阻值弹簧秤力附仪器图片如下:0) q 。si三、测量的物理量以及的一般方法:1、长度的测量：仪器:游标卡尺、螺旋测微器、米尺游标卡尺刻度原理：游标卡尺的精度是

2、以游标上的分度相对丁主尺上最小分度的大小来确定的如图。1）精度是0. lmm的游标卡尺（常称为10分游标），主尺的最小分度是lmm,游标上10个等分刻度的 总长度等于9mm,游标上每一分度比主尺的一分度少0. lmniowij游标刻度总长度为（1 1/10 ）x 10二9mm；2）梢度是0. 05mm的游标卡尺（常称为20分游标），主尺的最小分度是lmm,游标上20个等分刻度的总长度等于19mm,游标上每一分度比主尺的一分度少0. 02血。则游标刻度总长度为（1-1/20）x20=19nun；3）精度是0. 02mm的游标卡尺（常称为50分游标），主尺的最小分度是1俪，游标上10个等分刻 度的

3、总长度等于49imn,游标上每一分度比主尺的一分度少0. 02価。则游标刻度总长度为（1-1/50） x 50 二 49mn）。三种游标尺比较游标尺（mm）精度测量结果（游标尺上第n个格与刻度格数刻度总长度每小格与lmm差(mm)主尺上的刻度线对正时）（mm）1090. 10. 1主尺上读的毫米数+ 0. in20190. 050. 05主尺上读的毫米数+ 0. 05n50490. 020. 02主尺上读的毫米数+ 0. 02n螺旋测微器1)、刻度原理：螺旋测微器又叫t分尺如下图，它是一种比游标卡尺更精密的测暈长度的仪器。用它测量长度 可以准确到0.01mm。螺旋测微器的螺距等于0.5mm,每

4、转一周长，螺杆前进或后退0.5mm。把 周长分为50等份，每一小格表示0.01 mmo総hhibp2)、读数方法测呈时被测物长度的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分由可动刻度读出。读数时，要注 意固定刻度上表示半毫米刻度线是否己经露出。用米尺测量长度以米制标示分度的尺子叫米尺如下图。米尺的分度值为1毫米，量程不等。常用的有木总尺、 钢板尺和钢卷尺。米尺也常用作仪器的附属标尺。在用米尺测暈时，可以精确到毫米虽级，读数 到十分之一毫米。如:li =15. 37 ®米,l2=7. 85厘米,最后的一位7和5是估读的。:：!：:mi：(3)游标尺的正确使用及注意事项游标卡尺如图所示，用它可以

5、测量物体的长度和内、外直径。测长度或外径吋，将物体卡在外 卡脚z间，测内径时，使用内卡脚。不测屋时，应将卡脚闭合，游标的零线这时与主尺零线是对 齐的。螺旋测微器的正确使用及注意事项螺旋测微器的使用方法很简单，只要将被测物夹在测杆和砧台之间，拧动尾端的棘轮装置， 使测杆移动，当测杆与被测物接触后压力达到某i数值时，棘轮将滑动而发住咔、咔的响声，活动套筒不再转动，测杆也停止前进，这时就可以读数了。 测量前，可先校对螺旋测微器的零位。校对时应使两测量面接触，若零位不准町使用专 用板手，插入固定套管小孔，板转固定套管，使英纵刻线与微分筒上零线対准。（也可不进行调 整而在读数时进行零点修正） 使用时不能

6、直接手持活动套筒去卡被测物体，特别当测杆和砧台快要夹紧被测物时，避免 被测物受到压力过人而发生明显形变。否则会加快螺纹的变形和磨损，降低仪器的准确度。 螺旋测微器的测量轴的屮心线耍与被测物的被测长度方向相i致，不要歪斜。 要注意防止读错整圈数。在固定套筒上表示整圈数的刻线有上下交错的两排，毎排和邻的 两条刻线z间相差两圈，：、下两排间的两条刻线z间是一圈。如上例中n应为9,常有人会错 误地读成8。 调节测杆时要慢慢转动微分筒和棘伦装置，不要握住微分筒挥动或摇动尺架，以免精密的测 微螺杆变形。 一般不能进行动态测量。（在某些场合，待测物体运动得较慢，测虽者的测试技术不仅熟练而目-动作迅速敏捷、从

7、事快速测量有足够丰富的经验，那么用螺旋测微器作动态测量也是可以的。）2、测量质量仪器名称：天平原理用托盘天平称质量:天平有两个重要技术指标：称量表示最人测量值；感址为指针从平衡位置偏 转到标尺1分度所需的最大质量。感量与灵敏度成反比，感量越小，灵敏度越高。托盘天平灵敏 度较低,有称量1000. 0g,感量lg；称量500. 00g,感量0. 5g；称量200. 00g,感量0.2g等规格。配用：五等祛码，标称质量为50mg-500g,允许i吴差为土5mg-± 120mgo测量方法1 放：把天平放在水平台上（整个使用过程中不能移动位置）。2. 调：把游码拨至标尺左端零刻线处，然后调节平

8、衡螺母使指针指到分度盘的屮线。3. 称：左盘放待测物体，在右盘增减磁码并利用游码使指针再次指到分度盘的中线。此时祛码总 质量加上游码在标尺上所对刻度值即为被测物体的质量。操作时的注意事项： 为防止犬平牛锈或腐蚀，应注意：不将潮湿物品或化学药品直接放在犬平盘里；不要用手摸犬 平。 取放祛码或移动祛码耍有银子，称量完毕后祛码要直接放回祛码盒中原来位置，把游码移回到 标尺零刻度处。 每架天平都有一定的称量范用，加在天平上的物体质竝不得超过它的称录范围。3、时间的测量：1）用机械停表测量时间停表（秒表）是测量时间的常用仪表。机械停表表盘上有长的秒针和短的分针如图，秒针转一圈 的时间通常有30秒和60秒

9、两种。常用的停表最小分度值也有两种,一种是0.2秒，另一种是 0.1秒。停表上端的按钮是用来旋紧发条和控制表针转动的。停表使用方法：用手握紧停表，大拇指按在按钮上，按停表分三步：第一次按下时，表针开始转动（启动），第二次按，表针停止转动（停止），第三次按卜一，表针弹回零点（回表）。使用停表的注意事项：（1）使用前先上紧发条，但不宜过紧，以免损坏发条；（2）按表不要川力过猛，以免损坏机件；通常按钮先向下按到秒表即将产生动作的位置，当需要产牛动作时立即再下按，以提高计时的准确性。（3）回表后，如秒针不指零，应记下其数值（零点读数，指针过零点其值为正，指针不到零点其值为负），实验示从测赧值屮将其减去

10、。(4)要注意防止摔碰停表，不使用时应将具放回盒内。并让具继续走动，以放松发条。有的停表在按左侧 有一个弧形的制动装置，把这个装置往上推，表针就停止，再往下推，表针乂继续走动。这样可以直接 测出儿次时间的累加数值。用停表计时，误差主要来源有三个：(1) 秒针的初时刻不在0.0秒的位證。(2) 操作时，手按按钮有超而和滞后情况。(3) 当被测对彖为运动物体吋，判断位置吋有误差。比如测量单摆的周期，对平衡点的位置判断有误。 测量吋对第1利悄况，只要在读数时减去初读数即可，而对第2、3种情况应特别注意，需通过反复训练、 多次测量才能有效地减小这种偶然误羌。2)用电磁打点计时器测量时间电磁打点记吋器。

11、它是由底座、通电线圈、振动片、振针、永久磁铁、垫板及限位孔等组成。测屋吋还需 附有夹貝、17.5mm电报纸带和复写纸等。电磁打点计时器振动打点的形式有两种。如j0203型电磁打点计时器的振动片及振针，是在交变磁场和永 磁场的共同作用卜振动打点的；而j0203-1型电磁打点计时器，则是在脉动直流电的磁场作川卜振动打点的。 当电源频率为50赫时，电磁打点计时器的计时楷度为0.020秒。测量方法：(1) 安装调整将纸带的一端固定在运动物体(实验小车、重锤)上，另一端通过电磁打点计时器导带槽，从振针下面的 复写纸下面穿过。复写纸呈圆形，复印面向下，在纸带移动时，上面的复写纸能随之转动。接通电源，(j0

12、203型用交流46v50hz, j02031型，用交流220v50hx)。调整振动片的紧固螺丝，使 振动片稳定地振动，再调节振针，以刚好能在纸带上打出点为好，尽虽减少打点针与纸带的接触时间， 以减小运动物体因打点而受到的阻力。打点让打点计时器开始稳定地打点后，释放运动物体，纸带上就可得到一连串的小点。测定时间打点计时器打点频率f=50林 即每隔0.020秒打一个点。因此 纸带上任意相邻的两点(除笫一、 二点以外)间所表示的时间间隔就是打点计时器的打点周期t , t=l/f=0.020秒。如果纸带上任意两个点z间冇n个打点周期，则这两点间的时间匸nt o注意事项:（1）用电磁打点计时器测量时间时

13、，整条纸带与打点计时器的导槽一定要尽量放平。由于打点计时器没有同步装置，纸带上笫一点与笫二点间所表示的时间间隔不一定是一个打点周期，在处 理纸带时，i般都避开用第一点。4、电学量的测量：测量电学量的一般方法1）用灵敏电流计检测微弱电流、微小电位差的人小和方向灵敏电流计的一般技术数据测虽量限 300a,表头灵敏度（满刻度电流值）300a,内部电阻 约9.5,动圈内阻9210。灵敏电流计的 结构：以杭州电表厂j-db2xa型为例，表头为磁电式。外形如图。指针在标尺中部指零。两接线柱分别 标有“ + ”，“一”符号。表内设有附加测量路，调零旋钮在读数窗下面（可用小旋凿调节）。该 电表是一种低内阻检流

14、计。测量方法： 调零 将表座放平，观察指针是否対准零位。若有偏差，可用小旋凿旋动调零，把指针调至位。 检测微弱电流大小和方向把检流计串联在被测电路中，以指针是否偏转来判电路中有无电流 通过。若指针向右摆动，说明电流方向从接线柱匸端到负端；若指针左摆，则电流方向是从接线 柱负端到正端。电流大小由刻度读出。 检测微小电位差的人小和方向 把检流计并联在被测电路的两端，电压方向判与电流方向判断方法相同，电压读数应将电流读数乘上电表内阻值，即u6 ig rg o使用注意事项： 检流计使用时，指针偏转不能超过满刻度。若超过满刻度，应立即切断电源，以防撞坏指针或 烧坏动圈。 搬运时需将接线柱短路，使电磁阻尼

15、加强，以免因摆动过大而碰坏指针。灵嫩电流计动圈的简 易过载保护：用两只2cz54二极管反向并联后，并联到动圈的两个引线端上，见下图。因为常用灵敏电流计的满刻度电压ugh"均不超过30mv,而在此电压下，正向偏置的二极管2cz54处于截止状态，两管的分流作用可忽略不计。当表头超载时，正向偏置的二极管即处于饱和导通状态，电流绝大部分山二极管分流。所以表头短时间超载时，表头动圈-般不会烧毁。2cz54qh2cz542）用直流安培表测量直流电流学生常用的肓流安培表为，0-0. 6a, 0-3a双量限，2. 5级。以杭州电表厂的jdb xa4型为例,表头灵敏度为3ma,动圈内阻为8。结构：jd

16、b xa外型如图。指针在标尺左边置零。标尺有上 下两种刻度，分别为40-3a和0-0.6a。调零器在读数窗口正下方，接线柱分别标有“一”，“0.6”、“3”标记，其中“一”接线柱为公共端。表头为磁电式。测量原理:安培表测量电路是由表头和附加电阻组成。表头内阻口，附加电阻口，r2组成环形分流电路。当被测电流t由“0.6”端流入，从“一”端流出时（见图），（“ +r）in ms +口）并联。当电流从“3”端流入，从“一”端流出时，（r°+r +r2 ）与n并联（见电路中的r是温度补偿电阻，可减小因温度变化引起的误差。因为动圈的漆包线和游丝温度系 数都较大，而廉铜丝制成的口，r2温度系数极

17、小。在温度变化不大吋，r. , r2阻值的变化近于 零。但表头内阻却冇较大的变化。这样，就会使通过表头的电流发生较大变化而引起示值的较大 谋差。为减小这一谋差，在表头上串联一个温度系数比r. , r2更小（或和同）的较人电阻r后, 当温度变化时，虽然"变，但m, n , r2不变，这样，ro /rf的值变化就减小了。通过表头的 电流变化也就减少了，因而起到减小误差的作用。从理论上讲，r值越尢ro /心就越稳定。但 r值过大会使通过表头的电流过小，并使电表总电阻增大。通常r为口.的1.52倍。测量方法:(1) 调零和接线 将安培表安放在水平位置，调零示，将其串联入电路屮，注意使电流由“

18、3”(或 “0.6”)端流入，从“一”端流出。(2) 选择量限 接线前应先估计待测电流大小，选择适当量限。可用3即将“3”接线柱引线触接 被测电路流入端。指针偏转小于0.6a,贝i改用0.针偏转在0.63az间，则用3a量限。读数 用0.6a量限，标尺每小格为0.02a； 3a量限，标尺每小格(4) 不允许将安培表与交肯流电源短接或短路。肓流安培表也不能用于流。电表的读数：凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位(含估读数)，若无估 读不需补“0” o若用0、0. 6安量程,其精度为0.02安,说明测量时只能准确到0. 02安,不可能 准确到0.01安，因此谋差出现在安培的

19、百分位(0.01安),读数只能读到安培的百分位，以估 读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位迸则舍去，指针正对半小格则取为0.01安，指 针超过半小格时则算一小格即0. 02安5、万用电表测量多种电学量力用电表以测量肓流电流、电压、正弦交流电流、交流电压、电阻为主，并可用于判断晶体二 极管的正、负极性。有的还可以测量电平、电容、电感和晶体三极管的主要直流参数。(一)万用表的结构：1. 测量机构：通常采用磁电式表头。其表盘上有各种量程刻度，并标有相应的电虽符号。图为u-101型万用表的面板图。2. 测量电路：由直流电源、整流器、电阻等组成多量程的电阻、电流、电压测量电路。3. 转换装置：由

20、转换开关(选择测量量的种类和量程用)和标有各种符号的旋钮、插孔组成，图略电阻的测量将万用表规定的干电池按“ + ”、“一”标记装入电池盒，不可反接，以防表头指反转。(2) 调零。两表笔短路,用零欧姆调节器使指针指在“”标尺的“0”刻度上,每换一次量程都 要重调一次。(3) 倍率选择，用两表笔接触电阻的两端就可以测量电阻值，通过标有“”的标尺读数，将基 准读数乘以所选用的虽程倍率即为实测值。测虽电阻时应尽虽在刻度盘中间部分进行，这就要求 适当选取倍率，这样可减少测暈课差。(4) 注意在测电路屮的电阻时，切不可在电阻未从电路上取下时测量，那样测得的是表笔两端的等效电阻，若电路在工作，等效电阻两端存

21、有电压有可能损坏力川表欧姆计。多用电表的功能1)电路和原理图：当选择开关分别接到1, 2, 3, 4时，即可测直流电流，直流电压，交流电压,电阻2)使用与读数：(1) 测电流和电压吋，必须使电流以红笔进，从黑笔流出(2) 测电阻时，待测电阻要与电源及其它电阻断开，且不要用手接触表笔，合理选择量程，尽可 能使指针在屮央位置附近，否则应更换量程，每次更换量程时，都要重新调零后才能测量(3) 三条主要刻线：最上面是欧姆档的刻度，零刻度在右侧，刻线不均匀第二条是电压和电流刻线，零刻线在左侧，且刻线均匀第三条是交流低压刻线，零刻线在左侧，n刻线均匀 测量直流电阻部分即欧姆档是根据闭合电路欧姆定律设计的,

22、原理如图所示：当红黑表笔短接并调节r使指针满偏时冇:ig=e/(r+rg+ r)=e/r 屮(1)依中=r+rg+ r)当表笔接入待测电阻k时，ife/(r 中+rj(2)由(1) (2)两式解得：ix/i尸r 中/r+r 中)(3)由(3)式可知当rx = r中吋，ix=lg/ 2 ,指针指在表盘刻度中心，故称r中为欧姆档的中值电阻，并可知每一个rx都冇一个对应的电流值tx如果在刻度盘上直接标出与tx对应rx的值，就可在表盘上读出待测电阻的阻值6、调节仪器：滑动变阻器限流器电路分压器电路e | ti k_llfjrxr甲rx乙名称 内容电阻箱接入电路的初态r取最人值内容限流电路分压电路ro的

23、大小选择屁值尽愛比r值大些的选择ror/2的变阻器调节范围电压-±-g<u<b电流歹沁一a &1 r电压 owutwe电流 0wrwe/r闭合电健前蝕头应 处怖位萱d端雾縦相同条件下电路消 耗的总功率elie（ii+iw）7. 其他量的测量名称内容测力的簧（1）原理：胡克定律及二力平衡原理秤 （2）校正零点，认清量程与最小刻度，正确使用与读数（1）示波器可以直接观察电信号随时间变化的情况（2）示波器而板名称，功能一览（3）示波器的原理和作用序号名称符号作用辉度调节旋钮调节图橡的亮度聚焦调节旋钮 辅助聚焦调节o、两旋钮配合使用可使电子束 会聚成细束，在屏上岀现小亮斑

24、. 使图橡线条清晰。电源开关険接通或斷开电源的开关指示灯0电源接通时，指示灯明亮，再经1一 aim的预热示波器便可工作。竖直位移旋钮 用来调节图橡在竖直方向的位盍水平位移旋钮1 用来调节图橡在水平方向的位盍y増益族钮用来调节图橡在竖直方向的幅度x増益茂钮用来调节图橡在水平方向的幅度序号名称符号作用10衰减调节分1、40、100、100015档，t'档不衰减， 其余各档衰减为原输入压的v10、1/100. 1/1000,最右边的”z档不題减，而是由 机内自行提供竖直方向的按正弦規律变化的 交澄电圧，可用来现呆正弦波形或检查示波 as是否正常工作.11扫描范b9 龌钮用来改变扫描电压的频率

25、范国.有囚个档. 左边第一档是40hz100hz,向右茂转每 升高t3,扫描频军塔大40倍爰右边是 外x档“，使用这一档是机内没有扫描电压， 水平方向的电压可以从外部输入。12扫描锻谓 茂钮使扫描电je频率衽迭定的范国内连续变化 ji时针h转时频率塔加序号名称符o作用13“y输入”、 “x输入”. “接地'旋 钮处在底行中间位送。分别为挙百方向. 水平方向和公共接地的输入接线杜14交直流选 择开关盍于位盍时，所加的信号电压星 直接输入的;萱于“ac”位査时，所加 的信号电压是通过一个电容器输入的， 可以让交流信号通过而隔断直流成分.15同步极性 选择开关去于7'位査时，扫描由被

26、测信号正 半周起同步，玄于“一"位盍时，扫描 由负半周起同步。四、数据处理:长度的测量游标卡尺测玻璃管外径 9. 25nini千分尺测小铜片厚度1. 642mm内径7. 15mm质量的测量物理天平测小钢球的质量94. 8g电了天平测半瓶水的质量295g小钢球的质最26. 95g电容的测量电容测量器电容木身标示电容实际测量电容1u f+/-20%1.35uf1()1卜'10. 48 uf100 nf100. 28 nf2200 u e2008 u f0. luf95. 9nf电阻的测量万用表测变阻器电阻0. 937kq万用表测二极管的电阻5. 3q示波器而板上读出的相应波形的信

27、息周期t=0. 5ms电压v=0. 2v五、实验体会：有效数字：从左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数字为止，包括末位的零都是冇效数字。1 .有效数字的位数与小数点的位置无关。如21,65cm. 216.5mm、0.2165m均为四位数字。2. 乘方不是有效数学。如3.6x103kg,不是5位有效数学,而是2位有效数字。5400m与5.4x10%所表示的有效数字位数是不同的，前者为4位有效数字，而后者为2位有效数字，所表示的 意义也不相同，前者末位的“0”是估读的，后者“4”是估读的。前者所用的测量工具的最小 单位为10m,后者所用的测虽工具的最小单位为looomo注意：作为有效数字“0”，无论是在数字z间，述是数字的末尾，均不能随意省略。例如：1.0cm和1.00cm的意义是不同的，1.0cm为两位有效数字，1. 00cm为三位有效数字。两者的 误差不同，前者煉米为准确位，毫米为估读位；后者亳米为准确位，0.1mm为估读位，因此其 准确度不同。2、知道冇效数字的概念，会用冇效数字表达直接测虽的结果.间接测虽的冇效数字运算不作要 求.3、认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道多次测 量求平均值的方