物理基本实验仪器的使用与读数1.docx

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物理基本实验仪器的使用与读数1

物理基本实验仪器的使用与读数

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：

1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）；

2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；

3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3.9cm＝3.9×10-2m，

B的长度是34.0mm＝3.40×10-2m。

（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。

1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。

2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。

3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）

1从游标零线读出主尺上的整的毫米数，记为L主

2根据游标与主尺对齐的刻线读出不足1毫米的小数，记为Δl。

两者之和为测量值L测。

L测＝L主＋ΔL

3ΔL的读数方法：

一般来说，游标是将主尺的（n－1）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ΔL＝KΔx。

所以使用游标卡尺时，首先要明确游标精度。

3、注意事项

1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；

2读数时与主尺对其的游标尺刻度线条数不含零刻度线；

3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。

4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mm＝0.9mm，两者的差

值是Δx＝0.1mm，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ΔL＝8×0.1mm＝0.8mm，所以，L测＝L主＋ΔL＝（20＋0.8）mm＝20.8mm

（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：

（8.116±0.02）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0~30秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在30~60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：

0.1～0.6A，0～3A；电压表量程一般有两种：

0～3V，0～15V。

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：

1电压表、电流表若用0～3V、0～3A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）。

2电压表若用0～15V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。

3电流表若用0～0.6A量程，最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，读数规则与0～15V电压表相似，读数值小数点后只能有且必须有两位小数。

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0~3V量程时读数为2.16V，接0~15V量程时读数为10.5V。

电流表接0~0.6A量程时读数0.16A，接0~3A量程时读数为0.79A。

（八）多用电表测量电阻

1根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置，选档一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200Ω选×10的倍率；（测量师若指针偏转角度太小，应增大倍率；反之减小倍率）

2机械调零：

用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指在左零刻度线；

3欧姆调零：

将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端零刻度线处；

4将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量；

5指针示数乘以倍率，得测量值；

6将选择开关扳到交流电压最高档或“OFF”档。

（九）电阻箱

电阻箱：

能表示出接入电阻值大小的变阻器。

电阻箱有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。

图中最左边的两个黑点是接线柱。

使用电阻箱时通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。

1、读数：

将各旋扭对应的指示点的示数（均为整数）乘以面板上各自的倍率，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。

读数时应从最高位依次往下读。

2、Eg：

84702Ω；　　　　　　　　204002Ω

常用基本物理常数

物理常数

符号

最佳实验值

供计算用值

真空中光速

c

299792458±1.2m·s－1

3.00×108m·s－1

万有引力常数

G0

（6.6720±0.0041）×10－11m3·s－2

6.67×10－11m3·s－2

阿伏加德罗（Avogadro）常数

N0

（6.022045±0.000031）×1023mol－1

6.02×1023mol－1

普适气体常数

R

（8.31441±0.00026）J·mol－1·K－1

8.31J·mol－1·K－1

玻尔兹曼（Boltzmann）常数

k

（1.380662±0.000041）×10－23J·K－1

1.38×10－23J·K－1

理想气体摩尔体积

Vm

（22.41383±0.00070）×10－3

22.4×10－3m3·mol－1

基本电荷（元电荷）

e

（1.6021892±0.0000046）×10－19C

1.602×10－19C

原子质量单位

u

（1.6605655±0.0000086）×10－27kg

1.66×10－27kg

电子静止质量

me

（9.109534±0.000047）×10－31kg

9.11×10－31kg

电子荷质比

e/me

（1.7588047±0.0000049）×10－11C·kg－2

1.76×10－11C·kg－2

质子静止质量

mp

（1.6726485±0.0000086）×10－27kg

1.673×10－27kg

中子静止质量

mn

（1.6749543±0.0000086）×10－27kg

1.675×10－27kg

法拉第常数

F

（9.648456±0.000027）C·mol－1

96500C·mol－1

真空电容率

ε0

（8.854187818±0.000000071）×10－12Ｆ·m－2

8.85×10－12Ｆ·m－2

真空磁导率

μ0

12.5663706144±10－7H·m－1

4πH·m－1

电子磁矩

μe

（9.284832±0.000036）×10－24J·Ｔ－1

9.28×10－24J·Ｔ－1

质子磁矩

μp

（1.4106171±0.0000055）×10－23J·Ｔ－1

1.41×10－23J·Ｔ－1

玻尔（Bohr）半径

α0

（5.2917706±0.0000044）×10－11m

5.29×10－11m

玻尔（Bohr）磁子

μB

（9.274078±0.000036）×10－24J·Ｔ－1

9.27×10－24J·Ｔ－1

核磁子

μN

（5.059824±0.000020）×10－27J·Ｔ－1

5.05×10－27J·Ｔ－1

普朗克（Planck）常数

h

（6.626176±0.000036）×10－34J·ｓ

6.63×10－34J·ｓ

精细结构常数

a 

7.2973506（60）×10－3

里德伯（Rydberg）常数

R 

1.097373177（83）×107m－1

电子康普顿（Compton）波长

2.4263089（40）×10-12m

质子康普顿（Compton）波长

1.3214099（22）×10-15m

质子电子质量比

mp/me

1836.1515