力学测量和热学测量

力学测量和热学测量中国科学技术大学轩植华物理学是研究物质运动、物质结构和性质的科学，是最重要和最基本的自然科学。研究的主要途径就是实验，实验的主要手段是测量。所谓测量，就是将待测物的某特性与被选作标准的某物的某个特性做比较。伽利略开创了物理学，是力学测量的集大成者1，用一个V型木槽和木球做斜面运动实验，用水桶漏水量计量时间，测量加速度并推算重力加速度。2，用外推法和逻辑法得到惯性定律。3，注意到单摆的等时性。4，改进望远镜并观察月亮。5，发明和改进秤（杠杆法）。细观察，巧实验，勤思考，

善推理，精演算傅科在教堂中发现悬吊的灯摆动的面并非严格的平面，这个面缓慢但不断地旋转，灯绳长短不同，旋转周期不同；纬度不同，周期也不同，在北极旋转周期为24小时。望远镜是荷兰的一个眼镜店学徒先发现，伽利略解释并改进。一力学测量确定物体的位置、长度、速度、加速度、运动轨迹等属于运动学测量；而了解物体运动与质量和力关系，属于动力学范畴；描述硬度、黏性、杨氏模量、表面张力系数等物质特性，属物性研究。

这些测量又与质量、时间等物理量密切相关。用仪器测量力学量的量限向两端延伸：质量跨15个量级；力值跨16个量级；压强跨14个量级。测量方式由静态测量到动态测量，在变化过程中实时测量，广泛使用各种传感器。在我们的实验课程中也学习传感器测量较小的物理量。而对于天体位置、距离以及运动的测量，则根据它们的运动规律以及光谱进行间接测量。对物质微观粒子力学性质的测量，要用到光学、电磁学、原子以及核物理等手段进行间接测量。力学车测量做中涉表及到锻杠杆骑原理豆（如宗天平蚂实验么）阿基祝米德雹定律居（流徐体静槽力秤——测量擦密度熟）胡克戴定律雷（弹铃簧——测量胡液体炼表面尺张力涝）光线垦反射赠和折苦射定挖律（竞光杠烂杆——测量杨氏隔模量拼）干涉酸或衍抗射（族牛顿路环测称量透英镜曲孩率半港径，测量驾细丝长或狭革缝宽垦度）多普鱼勒效瓣应（辩测量牵速度匠和加诉速度洞）压电遗效应南（应恐用传鬼感器刷制作深电子打秤）愚等。要确同定速项度等窑力学坐量，荡还必充须测丸量时怠间。从古办代的顽日晷确、沙伏漏，到以播摆动链的等诵时性卖为基腐础的价机械涌式钟层表，到晶挤体震牢荡为畜基础温的石咽英钟宽，一直芹到原汤子钟奶，时早间测兔量的秋精度令大大仆提高了器。在我洗们的菌物理白实验杀课中灯，涉耕及速筝度、加速宝度的却有气筹垫导鞋轨、喇单摆功或物苗理摆黄、多普团勒效支应等兼实验滚，测修量声符速的嘉实验证；还有筒测量较密度冲、杨烤氏模核量、过粘滞础性、表面训张力畜等涉蚕及物茶质性邻质的煤实验松；应用场传感品器测稀量质遭量、荐微小蚂形变敲等。光速驶已经纠是长穿度单兰位米慕的定齿义原始定的米谁原器站长度云受温零度影匹响，斑不易瓣复制19野60年定道义米景的长子度为某氪-8锄6的后2p10和5ds能级膀之间鸣跃迁惠的辐造射在键真空皱中波锣长的1臭65委0返76殃3.凑73倍。现在蜓定义六米的苦长度陈为光课在真糕空中（1/胡29娃9斯79匹2静45还8）秒距时间童间隔伐内所亲经路秃径侨的长难度。强度追调制侵光的小干涉做法测嘱量光侨速将发析光二宽极管银的红英光的读强度堤调制魂为50MH国z的微低波信提号；然后华用分柜束镜避将光匆分为联两束撤，一阁束光爸的强怎度调壶制信坡号输府入双眉踪示贤波器默的X端，弄另一匪束出揭射到讽空气板中并揪经过宏可移滴动反治射镜陡反射虹回仪辜器内腰，将拍它的鸣强度攀调制挑信号惰输入贿到示晓波器翼的Y端。两个珠互相厦垂直查的同渐频率韵振动佛合成歪为李反萨如大图（桌一般渠为椭屯圆、催圆或铲直线醒）；通过耽初始燃条件搅旋纽砌，使氧李萨曾如图节形为勾一直殃线；改变艳反射掀镜位饰置，添李萨躁如图瞎形将叠逐渐洗成椭载圆，袜其椭晶圆度松和方神位角症也不唇断变睡化；当图顾形再扭次成沿为直勉线（盆从一测三象券限变请为二方四象掌限）趟，光手线在刊仪器蕉外移躲动了娃调制迫信号易的半通个波感长，孔即反嗓射镜乞移动氧了四破分之推一波嚷长。而测量块移动践的距飘离；波长零与频贵率的简乘积亦为光鉴速。此法否可得赚到四配位有丑效数我字。用电谨阻应玻变片器制作灵电子竿秤传感皱器的谜性质朽和应鲜用P金属伴箔电爱阻应印变片取贴牢扛在悬恳臂梁圈上下孙表面得，悬镜臂梁矿远端感加砝羽码使衡它弯叮曲，垦上表录面受帖到拉喜伸，董下表须面受宵到压名缩。所以晕上表南面电吴阻阻训值变嚼大，低下表汇面电拢阻阻拢值变誓小。1敏感枪栅2引线3粘结参剂4盖层5基底分别兵将一柿个、就两个租或四畏个电体阻应蹈变片泡与固木定电态阻组孕成电倾桥（绕所谓骡单臂袭、半景桥或汇全桥决），膛以电竟压表病为平奶衡检示测器哥。未加时砝码机时，购调节毁电桥域平衡恼，输虹出电叫压为抓零。袋随着嘴负载椒增加剩，电诊桥不填平衡哨性加鄙大，膊电压私表读绕数越凳大。未加成砝码皇时，核调节茶电桥凉平衡惨，输录出电凯压为烫零。就随着求负载伐增加诵，电签桥不曲平衡趋性加坦大，水电压凑表读周数越课大。赔做M-补U图，代是线闪性关宣系。测量冻未知定质量凯，从毙非平猾衡电松压值剂得到旁质量内。大质贝量测炎量常墙常采穗用这武类传极感器暴。二勺热搂学测铅量18世纪诵末到19世纪骨的一浸百年趣左右，阁以蒸决汽机肾的发准明和之使用缎为标志役的第肃一次铺工业在革命猾极大椒地促进锐了热拌（力赏）学岁的发稻展。经过干几十吨年的涉科学瓣实验猴，特素别是精确悦地测绵量了壁热功降当量衔，人庆们认滥识到机重械能喘、化请学能派、热阀能和拘电磁获能（后竭来还投有原叶子能勇和核羊能）馆之间副是可以居相互疼转化减的，厦在转丘换过枕程中绕总量守撑恒。这就涌是热榜力学带第一嫩定律造。人类籍认识列到能蝇量转栏换和棉守恒渠定律雨，其猾中焦锡耳的小贡献授是最寨大的已。对热胶力学麻发展树做出诸巨大妇贡献肠的还吴有卡铃诺、疾迈耶条、亥居姆霍端兹、W.汤姆歌孙（六开尔周文勋灶爵）射、克引劳修列斯、柿吉布冈斯、含恩斯底特等予人。人类井的生墓产、冬生活免以及科学谋研究尼活动激都证怜实了怨这是惕自然虚界中最伐根本栏的规衡律。热力胞学第永二定底律还聋指出窝了宇渐宙中朱一切宏点观过蠢程发住展变础化的旁方向餐，也槐即时间鲜只能肚从过素去到通现在望，再场到将添来的方就向。如果她发现芳有不挽符合小这些割定律掏的数联据或修现象探，一定道是实织验做立错了蜡或者捞是有角待发喘现新座的物质形雾式或储新的有相互像作用斜。这陷是无挪数实渡践证帮实了的，也恳将指婆导人拾类今耽后的永活动着。不消烫耗能婶量的陷第一苦类永秒动机瞒或从录单一能源勒获取摇能量絮的第炮二类永动惰机是壳造不这出来蝇的。在改缴进热显机，旁提高妹热机污效率摔的实践际中人望们又棍逐渐冻认识杀到，热机恼效率扁不可骂能到躬达百舟分之兆百。这又栋导致希热力痰学第涛二定披律的狭建立墨。即一吗切宏汉观过反程都台是不扶可逆浆的。泰热力央学箭应头和样时间颠箭头愧是一悄致的服。但是添在微浩观世宾界中疾，无坦论是惑经典丽力学吐还是葱量子草力学终，运蜡动方壶程都弟是时抓间对赠称的拳，即澡所有紧变化呆都可妹能反跨方向合进行玻，过弓程是倒可逆棋的。如果颈摔碎块的水搬杯恢住复原霸貌，突洒到溪地上编的水屈聚拢纤起来渴，水倒杯又樱升高视回到换桌上调，不胁会违猛反任盐何力斧学公创式。从实潜践中贯，我磨们知遥道这摔是不指可能竿的。这是厦物理训学和句哲学洞的有壁意义姻和有累趣的姑问题遭。在蒸酿汽机猎时代常，由践于科批学发芒展的局限子，人瘦们认闲为有卖一种健无质惑量的慈物质——热质——可以夏自由丧地从衰高温裳物体迁移状到低懂温物肝体，型并在翁此“摄热质达说”的基狠础上占建立情了量哨热学投、传始热学奏。现代炕科学挖虽然部否定吓了热辩质说惭，然而重由于但量热北学、剖传热扒学等是建梯立在落实验祝基础陈之上朵的，能有摘效地年描述壳宏观回热现烦象。后人誉仍然吵沿用油“热将量”稳、“平热流缺”等术绣语.温度占是描片述物否体冷拆热程议度的物理德量,它是少物质倚微观充粒子架无规则璃运动蔑动能唐大小踩的标葛志.热学药测量跑的关狭键是斯对温弊度的测量.在生充产和待生活磨中广自泛使馅用摄势氏温削标,在物剧理学乓研究露上使告用热力董学温谅标。热力为学温调标与屑压强坏趋于选零时的理弃想气饺体温伞标是窗一致精的。温度究的测知量分扇为直服接测纸量和臭间接测啊量.所谓挎直接吧测量,指测贡温元件预与被焦测对区象直亏接接捉触.常用素玻璃胀液体量温度奴计,金属忠电阻温度体计,热电降偶,气体循温度竹计等.间接蜓测量宅是根构据被萝测物雷辐射广的亮铁度,颜色止和光亿谱等碍特性,非接搞触地纷测量夜温度（如诵恒星.温度礼的测师量，告炼钢晌炉内苦温度觉的测芹量等厌）热力糠学量佩是物丽体微遍观态调的宏脏观表嘉征碰。热学宴量（秘如汽枪化热擦、熔颗解热兄、沸门点、凝纠固点沿等的消测量堪）与漆物态踪蝶变化揪（相申变）缸密切足相关仪。所以所热学锹测量牙对于坑研究恐物体的微爱观世疾界也锋有重甲要意录义。在我劲们的和实验酱课中棵，要根测量诊比热侮容、违汽化裤热、镇熔解残热、拆导热穴系数唇、气摄体的建比热鼓容比盐等，屡还有缺测量纯电阻刻的温巧度系姿数并史制作带半导认体温兼度计怒等实饿验。也有亡根据接光谱士特性到测量示黑体接辐射唤温度巧的实傍验。测温勾元件地有液示体玻怀璃温辫度计快、热梦电偶先、半杯导体粮温度暂传感各器、黄电阻挤温度裕计等贱。实例苹：她不良愧导体强导热门系数捉的测胃量橡胶乏、木炼材、浩泡沫占塑料解等热溜的象不良沈导体碑，用侨于各别种隔升热装遭置当物押体内咏存在顺温度框梯度榜时，势就有辞热量攀从高鸭温出京传递读到低之温处尸。在奥单位校时间得内通丧过面喂积的岗热量骗正比巴于温盯度梯惹度负号鸡表示曾热量扑从高糖温流简向低荒温，弃就是沉导热旬系数政。式主中是侄传热关速率米，是不尸容易蜓测量牙的量膛。我们务把单便侧表卫面积即为S、厚芬度为h的圆运形薄板B两面沉的温婆度维袜持在篮稳定器的T1和T2（T1刊>辽T2）。暮薄板与的上叼表面适与传苗热筒堤的底部缩慧（T1）密揭切接混触，虎下表舌面与押一个谈散热黄尝铜盘A（T2）密遭切接丛触（弯它们胆侧面纠各有小膝孔，支热电坚偶插帽入其惰中测侮量温旱度）侧。在稳糟定传俱热条峡件下薪，可