中学物理实验分析与研究
第七讲
分析和测量电流、电压和电阻的各 种方法
用仪表直接测量电流 电流、 7、1 用仪表直接测量电流、电压 和电阻
电流表,检流计,电压表和多用电表
7、 2、 1
用伏安法测量
右图为伏安法测量 线路图。 线路图。而电流表与电 压在电路中所处的不同 位置, 位置,则又可分为电流 表或电压表的内接法及 外接法两种。 外接法两种。
13.用光衍射法测量位移变化量 13.用光衍射法测量位移变化量
• 单缝衍射法 在符合远场条件下,它的光强为: 在符合远场条件下,它的光强为:Iθ=I0sin²β/β²¸ (β=παsinθ/λ) 1.当β=0(即θ=0)时 处的光强I 为最大值。 1.当β=0(即θ=0)时,Pθ处的光强Iθ=I0为最大值。 2.当β=kπ(K=±1,±2,±,3······), 2.当β=kπ(K=±1,±2,±,3······), αsinθ=αx/D=λ, αsinθ=αx/D=λ,α=λD/x 为一级暗条纹到中央亮条纹中心的距离) (x为一级暗条纹到中央亮条纹1.如何确定任意薄板形状重心的位置
2.如何确定杆状物体重心的位置 2.如何确定杆状物体重心的位置
第二讲
压强的分析与测量方法
压强的定义: 压强的定义:
物体单位面积上受到的压力称作压强 即:
F p= S
垂直作用在物体表面上的力称作压力, 垂直作用在物体表面上的力称作压力, 压力的单位是牛, 压力的单位是牛,受力面积的单位是米2, 压强的单位即为牛/米2 。 压强的单位即为牛/ 有一个专门名称,为帕斯卡,简称帕, 牛/米2有一个专门名称,为帕斯卡,简称帕, Pa表示 表示。 用Pa表示。 =1牛 1帕=1牛/米2
14.光栅衍射法 14.光栅衍射法
当光栅到观察屏的距 离足够大时, 离足够大时, dsinθ=kλ,(d=a+b), dsinθ=kλ,(d=a+b), 所以dx/L=kλ dx/L=kλ, 所以dx/L=kλ,所以 d=kλL/x
思考的问题
1.测量长度量的常用工具有哪些? 1.测量长度量的常用工具有哪些? 测量长度量的常用工具有哪些 2.测量长度变化量的方法有哪些? 2.测量长度变化量的方法有哪些? 测量长度变化量的方法有哪些 各具有的测量原理是怎样的? 各具有的测量原理是怎样的?
第六讲
分析和测量时间的各种方法
6、1 测量时间的工具
6、1、1 节拍器 左图为机械节拍器的外观图, 左图为机械节拍器的外观图,右图为电 子节拍器的面板图
6、1、2 电子秒表
6、 1、 3
多用数字测试仪
思考的问题
1.常用测量时间的工具有哪些? 1.常用测量时间的工具有哪些? 常用测量时间的工具有哪些
4、2、4 用液压法测大质量
根据帕斯卡原理, 根据帕斯卡原理,可用 右图制成液压秤。图中的m 右图制成液压秤。图中的mQ 和mr分别表示被测物和标准 砝码的质量, 砝码的质量,A1和A2分别表 示两个液压活塞的有效面积, 示两个液压活塞的有效面积, 则当平衡时可得到以下的关 系式为: 系式为: mQ=mrA1/A2
4.2 用间接的方法测量质量
4、2、1.弹簧振子
4、2、2 惯性秤
• 右图为惯性秤装置。 右图为惯性秤装置。 即利用图中A,B A,B的两 即利用图中A,B的两 片钢条作左右摆动 时,测其摆动周期 来得到相应的物体 质量。 质量。
4、2、3 气垫导轨
振动法测物体质量,由 T=2π[(m0+m)/K]½ 得到: m=–m0+KT²/4π2. 右图为气垫导轨测速度、 加速度及测弹簧振动周 期的实验装置图。
2、杆状物体:
• 目的:测定杆状物体的重心 目的: • 器材:杆状物体 器材:
方法: 方法:
用两手指( 1. 用两手指(或用两相同材质 的细杆)平端起杆状物, 的细杆)平端起杆状物,见 右图( 右图(b)。 2. 当两手指(或用两相同材质 当两手指( 的细杆)相互逐渐靠近时, 的细杆)相互逐渐靠近时, 则摩擦力小的一边先滑动。 则摩擦力小的一边先滑动。 当两手指( 3. 当两手指(或用两相同材质 的细杆)相遇时, 的细杆)相遇时,则相遇点 即为杆状物体的重心处。 即为杆状物体的重心处。
7、2、2 用补偿法测量
右图为补偿法测量线路图。 右图为补偿法测量线路图。 其根本的问题是解决了指针式电 表因内阻的影响导致了测量结果 的过大偏差,从图3上可见, 的过大偏差,从图3上可见,当C、 端电位相等时, B端电位相等时,经过电压表内 阻的电流将不再流经电流表, 阻的电流将不再流经电流表,则 使测到的电流及电压值能尽可能 贴近实际结果。 贴近实际结果。
液体压强与液体的密度和深度有关
液体的压强与流速的关系
气体压强与流速的关系
DIS 实验
探究一定质量的气体, 探究一定质量的气体, 在体积不变的情况下, 在体积不变的情况下,其压 强与温度的关系。 强与温度的关系。
思考的问题
1.测量压强有哪些方法? 1.测量压强有哪些方法? 测量压强有哪些方法 2.液体压强与液体的密度和深度间的关系如何? 2.液体压强与液体的密度和深度间的关系如何? 液体压强与液体的密度和深度间的关系如何 3.液体的压强与流速间的关系如何? 3.液体的压强与流速间的关系如何? 液体的压强与流速间的关系如何
第五讲
分析和测量温度的各种方法
用酒精温度计、 5.1 用酒精温度计、水银温度计测量 温度
特点: 简单、方便、直观,但不宜测量较 高的温度,有时还会受到条件的限制。
5.2
用热敏电阻温度计测温
b/T b/T
RT=ρl/s=a0e /s=ae 式中,(a=a0 l/s) ㏑RT=㏑a+b/T 设x=1/T,y=㏑RT ,A=㏑a 上式可写为线性关系式 Y=A+BX 用作图法或计算法求出参数A、 B值,又可由A得到a值。
2. 游标卡尺
一般使用的游标n为10,20,50,其 游标精度分别为0.1mm,0.05mm,0.02mm。 主尺的一分格宽为x,则游标的一分 格宽为(n-1)X/n ,两者的差△x=x/n 为游标精度。
3. 螺旋测微器
常用的螺旋测微器量程为25mm,精确 度为0.01mm,即千分之一厘米。
4. 用光杠杆法测量长度
5.3 用热电偶测温
热电偶的电动势和温差之间的关系取二 级近似式为: ξ=a(t-t0)+b(t-t0)²
思考的问题
1.测量温度的常用工具是哪些? 1.测量温度的常用工具是哪些? 测量温度的常用工具是哪些 2.测量温度的常用方法有哪些? 2.测量温度的常用方法有哪些? 测量温度的常用方法有哪些 各具有的测量原理是怎样的? 各具有的测量原理是怎样的?
4.气体压强与流速间的关系如何? 4.气体压强与流速间的关系如何?
第三讲
分析各种测量长度的方法
用工具直接测量长度量-------米尺 1. 用工具直接测量长度量----米尺 直尺) (直尺)
• • 注意事项 米尺的刻度线紧贴被测物体,以某一刻度线为起点,多次测 量取平均。 温度误差的消除方法 被测物与米尺的温度不同,被测物与米尺的线膨胀系数不同。 ΔL=L[a2(t2-20℃)-a1(t1-20℃)
电容上两极板间的间距变化即引起电容量的 变化;反之,通过测定电容的变化则能得到位移 的变化量。
10.用测电感的方法测量位移变化量
测线圈与线圈的间距变化或线圈内的介 质位移变化。
11.用显微镜直接测量 11.用显微镜直接测量
显微镜测量等倾干涉条纹的间距变化 用干涉仪测量位移变化量。
12.用干涉仪测量位移变化量 12.用干涉仪测量位移变化量
4、 3、 2
研究阿基米德定律
(1)实验时向溢杯中装稍过量的水,让部分水溢出到烧 杯中,然后读出两个弹簧秤的读数,作为初读数。 (2)降低悬挂的被测物,使其浸没在水中,并由小烧杯3 上方的弹簧秤显示出增加的被测物排开水所受的重力G的值。 图(b)为改变实验状态后得到的一组F和G的值。
4、3、5 测定空气的密度(排水法) 测定空气的密度(排水法)
4、3、1 测量密度的一般方法
1. 2. 3. 4. 用天平和量筒测固体的密度 ρ=m/V 用天平和量筒测液体的密度 ρ=(m–m0)/V ρ=(m m 用天平和比重瓶测气体的密度 ρ=(m1–m2)/V m 用流体静力称衡法测固体的密度 ρ=m1ρ0/(m1–m2) m 如果将上述固体浸没在某待测液体中,设天平平衡 如果将上述固体浸没在某待测液体中, 时的砝码示值为M 则可求待测液体的密度ρ 时的砝码示值为M3,则可求待测液体的密度ρ´,它等 于 ρ´=(m1–m3)ρ0/(m1–m2) m m 5. 用比重瓶法测液体的密度 比重瓶的容积 V=(m3–m1)/ρ0 m 待测液体的密度 ρ=(m2–m1)ρ0/(m3–m1) m m 同样可用比重瓶法测量微小颗粒固体的密度 ρ=m1ρ0/(m1+m2–m3) m
1. 右图所示,用气筒将皮球 打足气,称出皮球的质量 m 1。 2. 将量杯装满水后,倒放在 水盆中,用气针和乳胶管 将皮球中的空气引入量杯 内,用量杯排水集气法可 得到释放的气体体积。 3. 被排出的气体质量可由排 气前后两次秤量的结果得 到,即m=m1-m2 。
思考的问题
1.测量物体质量的工具有哪些? 1.测量物体质量的工具有哪些? 测量物体质量的工具有哪些 2.测量物体质量的方法有哪些? 2.测量物体质量的方法有哪些? 测量物体质量的方法有哪些 各具有的测量原理是怎样的? 各具有的测量原理是怎样的?
第四讲
分析和测量质量、密度及液体粘滞系 数的各种方法
4、1 用工具测量质量
天平: 天平: 托盘天平(精度0.25g 0.25g) 1、托盘天平(精度0.25g) 物理天平(精度0.01g 0.01g) 2、物理天平(精度0.01g) 分析天平(精度0.02g 0.02g) 3、分析天平(精度0.02g) 光电天平(精度0.0001g 0.0001g) 4、光电天平(精度0.0001g) 电子天平(精度0.01 0.0001g) 0.01— 5、电子天平(精度0.01 0.0001g)