物理实验仪器的基本调节方法与操作规程

1、物理实验仪器的基本调节方法与操作规程以上较详细的介绍了物理实验中常用的实验仪器及其使用方法，本节概述一下物理实验中的基本调节和操作方法，掌握正确的调节和操作方法不仅可将系统误差减小到最低限度，而且对提高实验结果的准确度有直接的影响。一、物理实验仪器的基本调节方法 1.零位调节 绝大多数测量工具及仪表，如游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、万用表等都有零位(零点)。在使用它们之前，必须检查或校正仪器零位。对于一些特殊的仪器或精度要求较高的实验，还必须在每次测量前校正仪器零位。零位校正的方法一般有两种。一种是测量仪器本身带有零位校正装置，如电表，应使用零位校正装置使仪器在测量前处于零位；另一种仪

2、器本身不能进行零位调整，如端点已经磨损的米尺、钳口已被磨损的游标卡尺，对于这类仪器，则应先记下零点读数，然后对测量数据进行零点修正。 2.水平或铅直调整有些仪器和实验装置必须在水平或铅直状态下才能正常地进行实验，如天平、气垫导轨、三线摆和一些光学仪器等，因此，在实验中经常遇到要对实验仪器进行水平或铅直调整。这种调整常借助水准仪或悬锤进行。凡是要作水平或铅直调整的仪器，在其底座上大多数设有三个底脚螺丝(或一个固定脚，两个可调脚)，通过调节底脚螺丝，借助于水准仪或悬锤，可将仪器装置调整到水平或铅直状态。3.消视差调节在实验中，经常会遇到仪器的读数标线(指针、叉丝)和标尺平面不重合的情况。例如，电表

3、的指针和刻度面总是离开一定的距离，因此，当眼睛在不同位置观察时，读得的指示值有时会有差异，这一现象称为视差。为了获得准确的测量结果，实验时必须消除视差。消除视差的方法有两种。一是使视线垂直标尺平面读数，如1.0级以上的电表表盘上均附有平面镜，当观察到指针与其象重合时，读取指针所指刻度值即为正确的；二是使读数标线与标尺平面密合在同一平面内，如将游标卡尺上的游标尺加工成斜面，便是为了使游标尺的刻线下端与主尺接近处于同一平面，以减小视差。光学实验中的视差问题较为复杂，除了观测者的读数方法外，主要是由于仪器没有调节好，造成较大的视差。下面分析光学仪器测量时的视差。在用光学仪器进行非接触式测量时，常使用

4、带有叉丝的望远镜或读数显微镜，其基本光路如图2-42所示。它们的共同点是在目镜焦平面内侧附近装有一个十字叉丝(或带有刻度的分划板)，若待测物体经物镜后成象()在叉丝所在的位置处，人眼经目镜观察到叉丝与物体的最后虚象()都在明视距离处的同一平面上，这样便无视差。 图2-42 望远镜基本光路示意图要消除视差，可仔细调节目镜(连同叉丝)与物镜之间的距离，使待测物体经物镜成象在叉丝所在的平面上。一般是一边调节一边稍稍左右、上下移动眼睛，看看待测物体的象与叉丝象之间是否有相对运动，直至二者无相对运动为止。4.逐次逼近调节在物理实验中，仪器的调节大多不能一步到位。例如，电桥达到平衡状态、电势差计达到补偿状

5、态、灵敏电流计零点的调节、分光计中望远镜光轴的调节等等，都要经过反复多次地调节才能完成。“逐次逼近调节”是一个能迅速、有效地达到调整要求的调节技巧。依据一定的判断标准，逐次缩小调整范围，较快地获得所需状态的方法称为逐次逼近调节法。在不同的仪器中判断标准是不同的，如调节天平是观察其指针在标度前来回摆动，左右两边的振幅是否相等；平衡电桥是看检流计的指针是否指零。逐次逼近调节不仅在天平、电桥、电势差计等仪器的平衡调节中用到，而且在光路的共轴调整、分光计的调节中也要用到，它是一种经常使用的调节方法。5.先定性、后定量原则 在测量某一物理量随另一物理量变化的关系时，为了避免测量的盲目性，应采用“先定性、

6、后定量的原则”进行测量。即在定量测量前，先对实验的全过程进行定性观察，在对实验数据的变化规律有初步了解的基础上，然后进行定量测量。例如，测绘晶体二极管的伏安特性曲线时，对于电流随电压变化的情况，可先进行定性观察，然后在分配测量间隔时，采用不等间距测量。在电压增量相等的两点之间，如果电流的变化较大时，就应多测几个点。这样采用由不同间隔测得的数据来作图就比较合理。6.回路接线法在电磁学实验中，常会遇到按电路图接线的问题。这时，可将一张电路图分解为若干个闭合回路，接线时由回路I的始点(往往为高电势点或低电势点)出发，依次首尾相连，最后仍回到始点，再依次连接回路、回路、。这种接线方法称为回路接线法。按

7、此法接线和查线，可确保电路连接正确。7.避免空程误差由丝杠和螺母构成的传动与读数机构，由于螺母与丝杠之间有螺纹间隙，往往在测量刚开始或刚反向转动时，丝杠须要转过一定角度(可能达几十度)，才能与螺母啮合。结果与丝杠连结在一起的鼓轮已有读数改变，而由螺母带动的机构尚未产生位移，造成虚假读数而产生空程误差。为了避免产生空程误差，使用这类仪器(如螺旋测微器、读数显微镜)时，必须待丝杠与螺母啮合后才能进行测量，且只能向一个方向旋转鼓轮，切忌反转。二、 电磁学实验基本规则1.仪器的布局 对电学实验，合理布局仪器是保证顺利进行实验的重要环。仪器布局得当，可使接线顺手，操作方便，不易出错，出现了错误也容易查出

8、。为了连线方便，一般各仪器应按照电路图中的位置摆放好。但是，为了便于操作，易于观察，保证安全，有的仪器不定完全按照电路图的位置对应布置。例如，经常要调节或读数的仪器可放在离操作者较近的地方，电源可放在较远的地方，在电源开关前不要放置其他东西，以使电路出现故障时能及时断开电源。仪器总体摆放要整齐。 2.电路的连接 电路连接是电磁学实验的基本功。在充分理解电路图的原理和安排好仪器布局之后，即可开始接线。接线一般先从电源的正极开始(接线时电源开关要断开)，依照电路原理图，按高电位到低电位的顺序连接。如果电路比较复杂，可分成几个回路，连好一个回路再连接另个回路，切忌乱连。连线时要注意电路中的等位点，不

9、宜在一个接线柱上连接过多的导线，否则，容易造成接触不良或接头脱落等现象。电路连线要整齐，接头要旋紧(但不要旋死)。接完电路后，要首先自己检查一遍，再请教师检查，确保无误方可通电试验。 3.通电试验通电之前要先把各变阻器调至安全位置，限流器的阻值要调至最大，分压器要调到输出电压最小的位置。当不知道电压或电流的数值范围时，应取电表最大量程。检流计的保护电阻应置最大位置，在可能的情况下应事先预估各表针的正常偏转位置。 接通电源时应手握电源开关，充分利用视觉和嗅觉，注视全部仪器。当发现表针有反向偏转或超出量程，电路打火、冒烟、出现焦臭味或特殊响声等异常现象时，应立即切断电源，重新检查。在排除故障前千万

10、不能再通电。在实验过程中如要改接电路，必须断开电源。 4.断电和整理仪器 实验完后不要忙于拆线路，应先分析数据是否合理，有无漏测或可疑数据，必要时要及时重测或补测。在实验课上须经老师检查，确认实验数据无误后方可拆线。拆线前应首先把分压器和限流器调至安全位置，以减小电压和电流，避免断电时电表剧烈打针。然后切断电源开关，开始拆线。拆线应从电源开始，这样可以防止万一忘记关闭电源时因导线短路而引起烧坏仪器、触电和起火等事故。整理好拆下的导线后，再将仪器和仪表摆放整齐。 5.安全用电 安全用电是实验中必须充分注意的问题。要预防触电就不能直接接触高于安全电压(36V)的带电体，特别不能用双手触及电位不同的

11、带电体。实验使用的电源通常是220V交流电和0-24V的直流电，但有时实验电压可高达1万伏以上。所以，在做电学实验过程中要特别注意人身安全，谨防触电事故发生。实验时应注意以下几点： （1） 接线和拆线必须在断电状态下进行。 （2） 操作时人体不能触及仪器的高压带电部位。 （3） 在带电情况下操作时，凡不必用双手操作就尽可能用单手操作，以减小触电危险。 （4） 在做高压实验时，必须采取定的保护措施。例如，使操作人员站在胶皮绝缘垫上进行操作，并使机壳接地等。三、光学实验基本规则光学仪器的主体是光学元件。光学元件大多是用光学玻璃制成，对其光学性能都有一定要求，而它们的机械性能和化学性能都很差。在光学

12、仪器出厂前，均经过精密调整和校正，如果使用维护不当，很容易损坏和报废。为了维护好光学元件和仪器的正常工作，确保实验顺利进行，光学实验中必须注意以下几点：1.使用仪器前，必须了解仪器的操作和使用方法，切不可在不了解仪器操作和使用的情况下，随意调整和拆卸光学元件。搬动时要防止光学元件位置移动。2.轻拿轻放，勿使光学仪器或光学元件受到冲击或振动，特别要防止摔落。3.不许用手触摸光学元件的光学面。若要用手拿光学元件，只能接触其磨砂面或边缘。4.光学表面上如有灰尘，应使用专用的干燥脱脂软毛笔将其轻轻掸去，或用橡皮吹球吹掉。若光学表面有轻微污痕或指纹印，应用特制镜头纸或清洁的麂皮轻轻地拂去，不可加压擦拭，更不准用手、手拍、卫生纸和衣角擦拭