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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划华理大物实验预习报告大学物理实验预习报告实验一密度测量密度是物体的属性之一，实验测定固体密度需要进行长度和质量的测量。长度和质量是基本物理量，其测量原理和方法在其他测量仪器中也常常有体现，如游标和螺旋测微的原理等。测量长度的量具，常用较简单的有米尺、游标卡尺和螺旋测微器。这三种量具测量的范围和准确度各不相同，须视测量的对象和条件加以选用。当长度在10?3cm以下时，需用更精密的长度测量仪器或者采用其他的方法来测量。测量物体质量时，需使用天平。天平是物理实验中常用的基本仪器。我们将通过
2、对物体密度的测量来学习使用长度和质量的测量仪器，掌握它们的构造特点、规格性能、读数的原理和规则、使用方法及维护知识等，并注意在以后的实验中恰当的选择使用。【实验目的】1、掌握游标卡尺、螺旋测微器及天平的测量原理和使用方法。2、掌握直接测量量和间接测量量的数据处理方法。【实验仪器】游标卡尺、螺旋测微器、分析天平、待测圆柱体。【实验原理】圆柱体密度计算公式如式所示。?m4m?V?D2H式中，m为圆柱体质量；V为体积；H为高；D为直径。只要直接测出D、H、m，即可间接确定?。式适用于质量均匀分布的圆柱体。但由于被测试件加工上的不均匀，必然会给测量带来系统误差。由于加工的不均匀是随机的，所以可以用处理
3、随机误差的方法来减小这种具有随机性质的系统误差，即在试件的不同位置多次测量取平均值的方法来处理。液体密度计算公式如式所示。m待测液体?待测液体?m水?水?待测液体?m待测液体?水m水液体密度的测量采用比重瓶法，即使用两个同体积的比重瓶，一个比重瓶中装入水，另外一个比重瓶中装入待测液体。分别利用天平称出两者以及未装入液体之前空比重瓶的质量，代入式中即可求出待测液体的密度，其中水的密度为已知条件。1.游标卡尺如图1所示，游标卡尺有两个主要部分，一条主尺和一个套在主尺上并可以沿它滑动的副尺。游标卡尺的主尺为毫米分度尺，当下量爪的两个测量刀口相贴时，游标上的零刻度应和主尺上的零位对齐。如果主尺的分度值
4、为a，游标的分度值为b，设定游标上n个分度值的总长与主尺上分度值的总长相等，则有nb?(n?1)a图1游标卡尺示意图主尺与副尺每个分度值的差值即游标尺的分度值，也就是游标尺的精度：a?b?a?(n?1)aa?nn常用的三种游标尺有n?10,20,50,即精度各为、。游标尺的读数方法是：先读出游标零线以左的那条线上毫米级以上的读数L0，即为整数值；然后再仔细找到游标尺上与主尺刻线准确对齐的那一条刻线，数出这条刻线是副尺上的第k条，则待测物的长度为L?L0?k?图2是n?50分度游标卡尺的刻度及读数举例。图上读数：L?L0?k?12?an图2游标卡尺读数示意图螺旋测微器如图3所示，螺旋测微器是在一
5、根测微螺杆上配一螺母套筒，上有分度的标尺。测微螺杆的后端连接一个有50个分度的微分套筒，螺距为50mm。当微分套筒转过一个分度时，测微螺杆就会在螺母套筒内沿轴线方向改变。也就是说，螺旋测微器的精密度是。由此可见，螺旋测微器是利用螺旋的旋转运动，将测微螺杆的角位移转变为直线位移的原理实现长度测量的量具。图3螺旋测微器示意图在使用螺旋测微器时，应该检查零线的零位置，当螺杆的一端与测砧相接触时，往往会有系统误差，所以必须先记下螺旋测微器的初读数z0，根据不同情况z0有正负之分。测量时将物体放在测砧和螺杆端面之间，转动测力装置，至听到“咯咯”的响声为止，两端面已与待测物紧密接触。从毫米分度尺上读出大于
6、的部分，以上的部分从微分筒边缘刻度盘上对准基准线处读出，同时要估读出级。则待测物的实际长度为L?z?z0。螺旋测微器读数例如图4所示。L=图4螺旋测微器的读数示意图螺旋测微器实际上是实验方法中机械放大法的一种应用。假设微分套筒刻度部分的周长为50mm，刻了50个刻度，则分度值为1mm的弧长。(转载于:写论文网:华理大物实验预习报告)测量时当测微螺杆位移时，在微分套筒上相应变化为1mm，于是微小位移被放大，放大倍数为F?Dh?50mm?100。因此，这种装置使测量精度提高了100倍，这种方法称为螺旋放大法。凡采用螺旋测微装置的仪器，如读数显微镜、测量显微镜、迈克耳孙干涉仪等在测量部分中都采用了这
7、种螺旋放大法。分析天平图5是TG-628A型分析天平结构图。横梁；，支点刀承；.支力销；，平衡螺母；.托翼；1螺旋脚；12骑码执手；，吊耳；，称盘；.托盘螺母；.制动旋钮；，垫脚；113指针；14标牌图5TG-628A型分析天平结构图和天平配套使用的是一套级等砝码，其中最小质量的砝码为1mg，天平还设有骑码操纵装置，能搬动骑码正确安放在天平衡量刻度尺上。横梁上以中间为零，两侧各有10个槽口，在010mg以内的质量变化，都可以通过骑码执手进行调节，使用天平应注意以下几点：1）调水平的螺旋脚，使水准器的水泡移到中心以保证支柱铅直；2）空载支起横梁，观察指针摆动情况，若指针不在零点或左右摆动格数不相
8、等，应马上将横梁制动，再调节平衡螺母。反复几次观察调节，直到调准零点。【实验步骤】1.用游标卡尺，在圆柱体的不同位置测出高H。2.利用游标卡尺测出圆柱体的直径D。3.按要求正确调节天平，称出圆柱体的质量m。4.按要求正确调节天平，称出空瓶质量m瓶、m水、m待测液体。5.所测数据和各仪器的精度都记入自己设计的记录表格中。6.利用所测数据求出固体密度与液体密度，并进行相应的数据处理。【数据记录与处理】1、根据表1、2进行数据记录表1固体密度的测量表2液体密度的测量2、固体密度的计算a、计算各量的平均值D、H、m、。b、测定不确定度的估算：2211(D?D)S?(H?H)，?iHin?1n?1uD?
9、，uH?,um?3mgSD?D?2222SD?uD,?H?SH?uH,?m?um?(?mm)2?4(?DD)2?(?HH)2?100c、结果表示为：?3、液体密度的计算?，E?结果表示为：?盐水?盐水?盐水，E?盐水盐水?100%【注意事项】1.利用天平称物体时，砝码和物体放在各放到盘的中心处，需增加或减少砝码必须使用镊子。2.取或放物体和砝码，移动游码或调节零点时，都应将横梁制动，以免损坏支点刀承上的刀口。3.称衡完毕要检查横梁是否放下，盒中砝码和镊子是否齐全。4.比重瓶为玻璃器皿，使用时注意轻拿轻放。【思考题】1.如何用天平来测量不规则物体的密度？2.铅板长约10cm，宽约5cm，厚约1m
10、m，其中有5mm左右的圆孔两个，为使其体积的测量结果有四位数，应选用什么测量仪器？1实验名称电桥法测中、低值电阻一.目的和要求1.掌握用平衡电桥法测量电阻的原理和方法;2.学会自搭电桥，且用交换法测量电阻来减小和修正系统误差;3.学会使用QJ-23型惠斯登电桥测量中值电阻的方法;4.学会使用QJ-42型凯尔文双臂电桥测量低值电阻的方法;二.实验原理直流平衡电桥的基本电路如下图所示。图中RA,RB称为比率臂，Rs为可调的标准电阻，称为比较臂，Rx为待测电阻。在电路的对角线接点BC之间接入直流检流计，作为平衡指示器，用以比较这两点的电位。调节Rs的大小，当检流计指零时，B，C两点电位相等UAC?U
11、AB；UCD?UBD，即IARA?IBRB；IXRX?ISRS。因为检流计中无电流，所以IA?IX，IB?IS，得到电桥平衡条件Rx?三.实验仪器直流电源，检流计，可变电阻箱，待测电阻，元器件插座板，QJ24a型惠斯登直流电桥，QJ42型凯尔文双臂电桥，四端接线箱，螺旋测微计四.实验方法1.按实验原理图接好电路；2.根据先粗调后细调的原则，用反向逐次逼近法调节，使电桥逐步趋向平衡。在调节过程中，先接上高值电阻Rm，防止过大电流损坏检流计。当电桥接近平衡时，合上KG以提高桥路的灵敏度，进一步细调；3.用箱式惠斯登电桥测量电阻时，所选取的比例臂应使有效数字最多。RARs。RB五.数据记录与分析?R
12、S仪?(?)，其中RS是电阻箱示值，m是所用转盘个数，?RS?RX?RX?所以RX2?，RX3?2.不同比例臂对测量结果的影响3.用箱式惠斯登电桥测量电阻4.用开尔文电桥测量低值电阻铜棒平均直径d电阻R?SL?24?4?Lk?，由下图中的拟合直线得出斜率?d2?d2则电阻率?dk4?104?32?10?8?m六.分析讨论题当惠斯登电桥平衡后，若互换电源与检流计位置，电桥是否仍保持平衡？试说明之。答：电桥仍保持平衡。在互换电源与检流计位置前，电桥平衡条件为Rx?RARs，互RB换位置后的电桥线路如下。在新桥路内，若Ig?0，检流计无电流通过，A，D两点电位相等。则有UCA?UCD,UAB?UDB
13、;IA?IB,Ix?Is，因而有IARA?IxRx;IBRB?IsRs的关系。这样RA/RB?Rx/Rs。即Rx?平衡。RARs就是互换位置前的平衡条件。所以电桥仍保持RB2实验名称静电场测绘一.目的与要求1.学习用模拟法测绘静电场的分布。2.加强对电场强度和电势的概念。二.实验原理由于静电实验条件苛刻且不稳定，而稳恒电流的电场和相应的静电场的空间是一致的，在一定的条件下，可以用稳恒电流的电场来模拟测绘静电场。静电场与稳恒电流场的对应关系为静电场稳恒电流场导体上的电荷Q极间电流I?电场强度E介电常数?电场强度E电导率?DE电位移=?无荷区?E?dS?0电势分布?U?02?EJ电流密度=?无源区?E?dS?0电势分布?U?02根据上表中的对应关系可知，要想在实验上用稳恒电流场来模拟静电场，需要满足下面三个条件：电极系统与导体几何形状相同或相似。导电质与电介质分布规律相同或相似。电极的电导率远大于导电质的电导率，以保证电极表面为等势面。以无限长同轴柱状导体间的电场为例，来讨论二者的等效性。设真空静电场中圆柱导体A的半径为a，电势为Ua；柱面导体B的内径为b，且B接地。导体单位长度带电?。根据高斯定理，在导体A、B之间与中心轴距离为r的任意一点的电场大小为E?(1)2?0r电势为U?导体A的电势可表示为?bln2?0rUa?bln2?0abblnra1b此时的场强为Er?U
