基本儀器和測量

1、儀器設備是物理實驗的物質基礎，儀器的設計蘊含著許多設計者的巧妙構思，是科學原理和方法的具體體現。作為一名實驗者要做好物理實驗，必須掌握所用儀器設備的結構、原理、性能和使用方法。力學實驗基本儀器一 長度測量儀器1 米尺米尺上刻線間距為1mm，鋼卷尺、皮尺也屬于米尺范圍。緊貼、對準和正視是測量時的要領和關鍵。米尺測量時讀數應讀到毫米或毫米。2 游標卡尺 游標原理為了提高測量的準確度，在主尺上附帶一可沿主尺移動的副尺，構成游標尺。用于測量長度的稱為直游標；用于測量角度的稱為彎游標。A 直游標假設主尺上每一分格長度為（稱為主尺分度值），游標副尺上共有個等分格（稱為游標分度數），每格長度為（稱為游標尺分

2、度值）。制造游標時，將游標的總長度與主尺（）個格的總長度對齊，則有 （1-1）主尺每格的長度與副尺每格長度間差值，即稱之為游標尺的精度，也就是游標卡尺的最小讀數值。B 彎游標利用游標原理測量角度時，制成彎游標。在分光計上使用彎游標來測量角度，就是一個典型的例子。彎游標的精度值可用如下式子表示 游標卡尺實驗室中常用游標卡尺有兩種，其主尺分度值均為1mm。但是，由于游標分度數不相同，因此游標的分度值和讀數均不相同。它們的游標分度數分別為20，50（格），游標卡尺的分度值分別為，游標卡尺的精度分別為。也就是游標卡尺示值誤差： 游標卡構造如圖1-1所示。與主尺相聯的量爪和與游標相聯的 量爪可用來測量外

3、徑、內徑、厚度，與游標固定在一起的深度尺G可用來測深度，K為固定螺釘。使用游標卡尺測量物體時，應小心量爪被磨損，不能使物體在量爪內滑動。讀數時，已知游標分度值為，主尺分度值為，若游標零線處于主尺第和線之間，副尺上第線與主尺某刻度線對齊，則被測長度應為： 圖1- 13 螺旋測微計（千分尺）螺旋測微計是比游標卡尺更精密的長度測量儀器。它是利用螺旋進退來測量長度的儀器。其最小分度值是0.01mm。通常千分尺測量結果可估讀到1/1000mm。光學測微目鏡。讀數顯微鏡等精密測長儀器的設計也是基于同樣的原理。千分尺主要結構是一個微動螺旋桿（固定套筒）和一個與活動套筒相聯的測量軸，如圖1-2所示。固定套筒上

4、的主尺刻有兩排線，毫米刻線和半毫米刻線?；顒犹淄矆A周上刻有個分度，螺距為mm，則每旋轉一周，螺桿前進（或后退）一個螺距，而每轉動一個分度，螺桿移動的距離為mm 。常用螺旋測微計螺距為mm,個分度，所以螺旋測微計的分度值為 mm。圖1-2 旋測微計 1、尺架 2、砧臺 3、測量軸 4、固定套筒5、活動套筒 6、棘輪 7、鎖緊裝置8、絕熱板使用注意事項: 1. 測量前須進行零點校準。轉動棘輪，使測量軸與砧臺剛好接觸，并聽到“卡、卡、卡”三聲即停止轉動棘輪（棘輪作用是防止測桿對被測物產生過大壓力，而導致變形，影響測量值準確性，同時也可避免測量桿受到損壞），讀取此時的示值，即作為零點校準值（如圖1-3

5、中所示）。要注意零點校準值的正負。圖1- 36.5+0.267=6.767mm初讀數為正值 初讀數是負值2 . 在讀取測量值后，應對測量值進行零點修正，即得出測量結果：=末讀數-初讀數讀數時由主尺讀整刻度值，0.5mm以下由活動套筒讀出分格值，并應估讀到0.001mm那一位。3. 用畢還原儀器，應將螺桿退回幾轉，留出空隙，以免熱脹使螺桿變形。螺旋測微計示值誤差:螺旋測微計分零級和一級兩類，通常實驗室使用為一級。其示值誤差一級為±0.004mm，零級為±0.002mm。二質量稱衡儀器天平天平是利用等臂杠桿原理和零位法，采取比較測量進行質量測定的儀器。通常根據天平的精度分為物理

6、天平（普通天平）和分析天平（精密天平）兩類。稱衡時物體放入天平左盤，右盤放入砝碼，故當天平平衡時，物體的質量就等于砝碼的質量。圖1-4最大稱量和分度值是天平的兩個重要技術指標。物理實驗室常用的物理天平（見圖1-4），其最大稱量為500g，分度值為0.02g。1物理天平這是一種雙盤懸掛等臂式天平。在橫梁的中點和兩端共裝有三個鋼質刀口，中間刀口向下，安置在支柱頂端的瑪瑙刀承上，等臂兩側處刀口朝上，各懸掛一個秤盤。一指針固定于橫梁上，當橫梁擺動時，指針下端在支柱標牌前擺動。支柱上止動旋鈕可以使橫梁升降，當橫梁降下后，支架上有兩個支銷托住橫梁，使橫梁處于制動位置，中間刀口與刀承分離，避免刀口磕碰磨損。

7、橫梁兩端的平衡螺母和用于天平空載時調平衡。橫梁上有50個刻度和可移動游碼，用于1克以下的稱量。游碼向右移動一個刻度相當于在右盤中加0.02g的砝碼。支柱左邊裝有一個托盤，用來托住不需稱量的物體（如燒杯等）。 物理天平使用及注意事項：10. 調水平。旋轉天平的底腳螺絲，使立柱后的氣泡移至中間，則力柱已處于鉛直向，此時水平已調好。20 .調零點。游碼移到橫梁左端零刻度線上，轉動旋鈕支起橫梁，觀察指針是否停在零位或是否在零位兩邊對稱擺動。如不是可調節(jié)平衡調節(jié)螺母和，直至調到天平平衡為止。3o. 稱量質量。首先調整右盤中砝碼使之與左盤中重物接近平衡，再用游碼細調至完全平衡。取放物體、砝碼和移動游碼都應先使橫梁處于制動位置。拿取砝碼，須用鑷子，嚴禁用手。 4o 靈敏度調整。指針上所附配重G（稱為感量鉈）的位置變化，能夠改變天平的靈敏度。配重上升，靈敏度提高；配重下降，靈敏度降低。 2分析天平 分析天平的構造