(完整版)物理测量的基本方法
物理量的基本概念与测量方法
物理量的基本概念与测量方法物理量是物理学研究对象的性质或特征的量化表达。
在物理学中,准确测量物理量是非常重要的,因为它直接影响着物理学理论的准确性和实验的可重复性。
本文将介绍物理量的基本概念和测量方法,以及一些测量中常用的工具与技术。
1. 物理量的基本概念物理量可以分为基本物理量和导出物理量两类。
基本物理量是用来描述物理系统的基本性质,如长度、质量、时间等,它们是通过定义而得到的,通常用符号表示。
导出物理量则是由基本物理量通过数学关系推导而得到的,如速度、加速度、力等。
物理量通常由数值和单位组成。
数值是用来表示物理量大小的具体数值,而单位是用来表示数值的标准或比较的基准。
国际单位制(SI)是目前国际通用的单位制,其中包括七个基本单位,如米(m)、千克(kg)、秒(s)等。
2. 物理量的测量方法物理量的测量是指通过某种方法来确定物理量的数值大小。
常用的物理量测量方法包括直接测量和间接测量。
直接测量是指通过直接观察、使用仪器或设备来测量物理量的数值,如使用尺子测量长度、使用天平测量质量等。
在直接测量中,准确操作仪器、设备非常重要,以确保测量结果的准确性。
间接测量则是通过已知关系将物理量与其他可测量的物理量联系起来,从而间接地测量出所需物理量的数值。
例如,通过测量物体的质量和加速度,可以计算出该物体所受的力的大小。
3. 常用的测量工具与技术在物理量的测量中,常用的工具与技术包括测量仪器、传感器、实验器材等。
(1)测量仪器:测量仪器是用来进行物理量测量的设备,如尺子、天平、量角器、光谱仪、示波器等。
不同的测量仪器适用于不同的物理量测量,具有不同的精度和测量范围。
(2)传感器:传感器是一种将物理量转化为可测量电信号的装置,广泛应用于各个领域的测量中。
例如,温度传感器可以将温度物理量转化为电压或电流信号,以实现温度的测量。
(3)实验器材:实验器材是进行物理实验所使用的仪器、设备和材料等。
例如,在测量重力加速度时,可以使用简易的自由落体装置,通过测量物体下落的时间和距离,计算出重力加速度的数值。
高中物理测量电阻的方法大总结要点
高中物理测量电阻方法大总结太原市第十二中学 姚维明电阻测量是恒定电路问题中重点,也是学生学习中难点。
这就要求学生能够熟练掌握恒定电路基本知识,并能够灵活运用电阻测量六种方法,从而提高学生综合分析问题、解决问题能力。
一.欧姆表测电阻1、欧姆表结构、原理它结构如图1,由三个部件组成:G 是内阻为Rg 、满偏电流为Ig 电流计。
R 是可变电阻,也称调零电阻,电池电动势为E ,内阻为r 。
欧姆档测电阻原理是根据闭合电路欧姆定律制成。
当红、黑表笔接上待测电阻Rx 时,由闭合电路欧姆定律可知:I = E/(R+Rg+Rx+r )= E/(R 内+R X ) 由电流表达式可知:通过电流计电流虽然不与待测电阻成正比,但存在一一对应关系,即测出相应电流,就可算出相应电阻,这就是欧姆表测电阻基本原理。
2.使用注意事项:(1) 欧姆表指针偏转角度越大,待测电阻阻值越小,所以它刻度与电流表、电压表刻度正好相反,即左大右小;电流表、电压表刻度是均匀,而欧姆表刻度是不均匀,左密右稀,这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比关系。
(2)多用表上红黑接线柱,表示+、-两极。
黑表笔接电池正极,红表笔接电池负极,电流总是从红笔流入,黑笔流出。
(3)测量电阻时,每一次换档都应该进行调零(4)测量时,应使指针尽可能在满刻度中央附近。
(一般在中值刻度1/3区域)(5)测量时,被测电阻应和电源、其它元件断开。
(6)测量时,不能用双手同时接触表笔,因为人体是一个电阻,使用完毕,将选择开关拨离欧姆档,一般旋至交流电压最高档或OFF 档。
二.伏安法测电阻1.原理:根据部分电路欧姆定律。
2.控制电路选择控制电路有两种:一种是限流电路(如图2);另一种是分压电路。
(如图3)(1)限流电路是将电源和可变电阻串联,通过改变电阻阻值,以达到改变电路电流,但电流改变是有一定范围。
其优点是节省能量;一般在两种控制电路都可以选择时候,优先考虑限流电路。
(2)分压电路是将电源和可变电阻总值串联起来,再从可变电阻两个接线柱引出导线。
物理实验的四种基本方法(一)
物理实验的四种基本方法(一)物理实验的四种基本引言物理实验是研究物质和能量之间相互作用规律的重要手段之一。
在物理学的发展历程中,人们总结出了许多实验方法。
本文将介绍物理实验的四种基本方法,包括观察法、测量法、控制法和推理法。
1. 观察法观察法是最基本、最直接的实验方法之一,它通过直接观察和记录事物的现象和变化来获取实验数据。
观察法一般适用于研究事物的特性、行为模式等方面。
以下是观察法的主要特点:•通过肉眼或器具观察现象;•记录实验现象的变化以及变化的规律;•观察过程中对实验条件进行简单的控制。
2. 测量法测量法是物理实验中应用最为广泛的一种方法,它通过使用各种测量仪器来获取实验数据,并利用统计学方法对实验数据进行分析。
测量法可以提供更加精确和量化的结果。
以下是测量法的特点:•使用精密仪器进行数据采集;•进行数据的记录和处理,包括平均值、标准差等统计计算;•通过实验结果进行量化和比较。
3. 控制法控制法是一种通过改变和控制实验条件来观察和研究事物变化规律的方法。
它可以排除其他因素的干扰,突出主要变量的作用。
以下是控制法的特点:•改变实验条件,如温度、压力等;•观察变量的变化情况,寻找变化规律;•确定因果关系,找出变量之间的相互作用。
4. 推理法推理法是通过分析和推理来获得实验结论的方法。
它基于已有的理论知识和经验,通过逻辑推理来解释实验现象。
以下是推理法的特点:•结合已有理论进行分析;•对实验结果进行推导和解释;•提出假设,进行验证和论证。
结论物理实验的四种基本方法为观察法、测量法、控制法和推理法。
它们各自具有不同的特点和适用范围,可以综合应用来更全面地研究和理解物理现象。
在实际的物理研究中,我们通常会根据具体情况选择相应的方法或者结合多种方法进行研究,以推动物理学的进一步发展。
物理实验的四种基本引言物理实验是研究物质和能量之间相互作用规律的重要手段之一。
在物理学的发展历程中,人们总结出了许多实验方法。
物理实验测量物体的长度
物理实验测量物体的长度在物理实验中,测量物体的长度是一项常见的任务。
通过准确测量物体的长度,可以获得宝贵的实验数据,并为理论模型的验证提供重要依据。
本文将介绍物理实验中测量物体长度的基本原理、常用的测量方法以及注意事项。
一、测量原理在物理实验中测量物体的长度,通常采用直接测量或间接测量的方法。
直接测量是指利用直尺、游标卡尺等直接测量物体的长度。
直尺是一种常见的测量工具,其精度较低,适用于对长度要求不高的测量。
游标卡尺则可以通过滑动游标来测量物体的长度,精度较直尺更高。
间接测量是指利用已知的物理量或测得的其他物理量来推算出物体的长度。
例如,可以利用光的反射原理,通过测量物体在光路上的位移来计算物体的长度。
这种方法精度较高,但需要一定的光学仪器和实验条件。
二、常用测量方法1. 直尺法直尺是一种简单易用的测量工具,常用于测量物体的长度。
将直尺与物体接触,读取直尺上与物体两端对齐的刻度值,即可得到物体的长度。
在使用直尺时,应注意直尺与物体之间的接触要牢固,避免刻度错位。
2. 游标卡尺法游标卡尺是一种精密测量工具,常用于对物体长度要求较高的实验。
使用游标卡尺时,将卡尺两爪分别放置在物体的两端,通过滑动游标来测量两爪之间的距离。
读取游标上的刻度值,即可得到物体的长度。
使用游标卡尺时,应注意读数的准确性和稳定性。
3. 光学测量法光学测量法利用了光的反射、折射或干涉等原理来测量物体的长度。
常用的光学测量方法包括激光测距法、干涉测量法等。
激光测距法利用了激光束在传播过程中的特性,通过测量激光束的传播时间或干涉条纹的位移来计算物体的长度。
干涉测量法则利用了光的干涉现象,通过测量干涉条纹的数量或间距来推算物体的长度。
这些光学测量方法具有高精度和非接触性的特点,常用于需要非常准确测量的实验项目。
三、注意事项在进行物体长度的测量时,应注意以下几点:1. 测量工具的选择:根据实验要求和需要的精度,选择适当的测量工具。
2. 测量环境的控制:保证实验环境的稳定性和适宜性,避免温度、湿度等因素对测量结果的影响。
光速测量的方法完整版
光速测量的方法完整版光速是光在真空中传播的速度,它是物理学中一个重要的常数。
光速的准确测量对于科学研究和工程应用具有重要意义。
本文将介绍几种常见的测量光速的方法,并详细阐述每种方法的原理和步骤。
一、费朗菲法测量光速费朗菲法是一种基于光的干涉现象的测量方法,利用两束相干光的叠加干涉现象来测量光的传播速度。
实验步骤:1.准备一块平行的玻璃板或光路径较长的介质,将光源照射到板上,使光线经过一定的路径后反射回来。
2.调整光源和板之间的距离,使得反射回来的光线与来自光源的光线在其中一点上相干叠加。
3.在相干叠加的区域中放置一个可调节的半透明平板,通过调节平板的倾斜角度,使得反射光和透射光之间的光程差达到最小值。
4.测量半透明平板在达到最小光程差时的倾斜角度。
5.根据半透明平板的倾斜角度和反射回来的光线与来自光源的光线的夹角,可以计算出光在材料中的传播速度。
二、福克频率法测量光速福克频率法利用声波和光波之间的相互作用来测量光速。
通过测量声波在介质中的传播速度以及光在介质中的折射率,可以计算出光速。
实验步骤:1.准备一个声波源和一个光源,将它们放置在介质中。
2.通过控制声波源的频率和光源的发光频率,使得声波和光波在介质中产生共振现象。
3.通过改变声波源和光源之间的距离,测量共振现象的频率。
4.根据声波的频率和声速以及光的频率和折射率,可以计算出光速。
三、飞行时间法测量光速飞行时间法是一种基于光速和时间的测量方法,通过测量光传播的时间和光线的路程来计算光速。
实验步骤:1.准备一个脉冲激光器和一个光传感器,将它们放置在一条直线上。
2.由脉冲激光器发射一束激光,光线经过一段距离后被光传感器接收到。
3.测量激光从发射到被接收的时间差。
4.根据测得的时间差以及光线传播的路程,可以计算出光速。
综上所述,费朗菲法、福克频率法和飞行时间法是几种常见的测量光速的方法。
每种方法都有其独特的原理和实验步骤,通过合理设计实验,并使用精密的测量装置可以测量出光的传播速度。
物理实验的方法
物理实验的方法
物理实验是物理学学习中非常重要的一部分,通过实验可以帮
助学生更好地理解物理知识,培养学生的动手能力和实践能力。
在
进行物理实验时,正确的实验方法是非常关键的,下面将介绍一些
常见的物理实验方法。
首先,实验前需要做好充分的准备工作。
在进行物理实验之前,要对实验设备和仪器进行检查,确保其完好无损。
同时,要对实验
步骤和要点进行充分的了解和掌握,做到心中有数,不至于在实验
过程中出现困惑和迷茫。
其次,实验中需要严格控制实验条件。
在进行物理实验时,要
尽量保持实验条件的稳定,避免外界因素对实验结果的影响。
例如,在进行测量实验时,要注意控制温度、湿度等因素,确保实验结果
的准确性和可靠性。
另外,实验中要注意安全问题。
在进行物理实验时,要严格遵
守实验室的安全规定,正确使用实验设备和仪器,做好防护措施,
避免发生意外事件。
同时,要注意实验过程中的安全操作,确保实
验人员的人身安全。
最后,实验结束后要对实验结果进行分析和总结。
在实验结束后,要对实验结果进行认真的分析,找出实验中存在的问题和不足之处,总结经验教训,为今后的实验工作提供参考和借鉴。
总的来说,物理实验的方法包括实验前的准备工作、严格控制实验条件、注意安全问题以及实验后的结果分析和总结。
只有做好这些工作,才能保证物理实验的顺利进行,取得准确可靠的实验结果,达到教学和科研的目的。
希望大家在进行物理实验时,能够严格按照正确的实验方法进行,做好实验工作,取得好的实验成果。
(完整版)物理测量的基本方法
物理测量的基本方法你问的是物理实验的基本方法吗?有以下几种:1.1 比较法1.1.1 直接比较法直接比较法是将待测量与经过校准的仪器或量具进行直接比较,测出其大小。
例如:用米尺测量长度就是最简单的直接比较法。
用经过标定的电表、秒表、电子秤测量电量、时间、质量等量时,其直接测出的读数也可看作是直接比较的结果。
要注意的是采用直接比较法的量具及仪器必须是经过标定的。
1.1.2 补偿平衡比较法平衡测量、补偿测量或示零测量是物理实验与科学研究中常用的测量方法。
例如:用等臂天平称物体的质量是一种平衡测量。
又如图3-1-1所示的惠斯登电桥测量电阻x R ,从原理上讲,也是一种平衡测量,因为只有当电桥平衡时(电流计G 示零)才能得出 1x s 2()R R R R = (3-1-1) 从而计算出x R 。
图3-1-2所示的是电位差计测电池电动势的基本电路,则是补偿测量的一个典型例子。
合上电键K ,调节R ,使电阻丝AB 上通有特定电流I ,然后合上电键1K ,在AB 上滑动触头C ,使电流计G 示零,则待测电动势x E 被电势差AC U 所补偿,这时AC AC x E U IR == (3-1-2)以上两例均在电流计G 的指针示零时获得测量结果,所以又可称为示零测量。
经过补偿达到平衡的比较实验方法的最大优点是平衡时,电表(平衡臂)示零,对被测物理量的影响最小,故大大提高了测量的精确度。
图3-1-2 电位差计基本电路图3-1-1 惠斯登电桥电路1.1.3 替代比较法我国古代少年曹冲用船称象是一例典型的替代比较法。
在现代测量技术中,当某些物理量无法直接比较时,往往利用物理量之间的函数关系制成相应的仪表、仪器进行比较测量,例如糖量计、比重计、密度计等。
图3-1-3所示是用替代比较法测电表内阻的电路图。
将2K 置于1处,合上1K ,调节R 使安培表指针指在较大示值处(同时注意表头G 指针不能超过量程),然后断开1K (为了保护安培表),2K 将置于2处,再合上1K ,调节原先处在最低阻值上的0R ,使安培表指示值不变,此时,0R 代替了表头内阻x R ,若0R 为电阻箱,则x R 可直接读得。
物理实验方法
物理实验方法物理实验是物理学学习过程中不可或缺的一部分,通过实验可以帮助学生更加直观地理解物理理论,巩固知识点,培养实验操作能力和科学精神。
在进行物理实验时,正确的实验方法对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。
本文将介绍几种常见的物理实验方法,希望能够对广大物理学习者有所帮助。
首先,我们来介绍一种常见的物理实验方法——直接测量法。
直接测量法是指直接使用仪器对物理量进行测量的方法。
在进行直接测量时,需要注意选择合适的仪器,并严格按照操作规程进行操作,以确保测量结果的准确性。
在进行实验时,我们需要注意避免人为误差的产生,比如要保持仪器的准确性和灵敏度,避免操作不当导致的误差。
此外,还需要注意实验环境的影响,比如温度、湿度等因素会对实验结果产生影响,需要在实验中进行相应的修正。
其次,我们介绍一种常见的物理实验方法——间接测量法。
间接测量法是指通过一系列的测量和计算来得到所需物理量的方法。
在进行间接测量时,需要根据实际情况选择合适的测量方法和公式,进行数据处理和误差分析,以确保得到准确的实验结果。
在进行实验时,需要注意选择合适的测量仪器和方法,避免测量误差的产生,同时还需要注意对数据进行合理的处理和分析,以得到可靠的实验结果。
另外,还有一种常见的物理实验方法——对比实验法。
对比实验法是指通过对比实验组和对照实验组的实验结果来得到结论的方法。
在进行对比实验时,需要注意选择合适的对照实验组和实验组,保持实验条件的一致性,以确保实验结果的可比性。
同时,还需要对实验数据进行合理的处理和分析,以得出科学的结论。
总之,物理实验是物理学学习过程中不可或缺的一部分,正确的实验方法对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。
在进行物理实验时,需要选择合适的实验方法,并严格按照操作规程进行操作,以确保得到可靠的实验结果。
希望本文介绍的几种常见的物理实验方法能够对广大物理学习者有所帮助。
大学物理实验报告基本测量(1)
大学物理实验报告基本测量(1)大学物理实验报告基本测量一、引言实验是物理学学习的重要环节,而实验报告是实验的重要组成部分。
实验报告中基本测量是必须要进行的,本文将介绍实验报告基本测量的要求和相关事项。
二、基本测量1.测量原理和方法:指明测量所用的物理量和测量方法,并解释测量结果的意义。
2.测量精度和误差:首先进行误差分析,解释误差的来源,并计算总误差和测量结果的不确定度。
3.结果处理:包括数据处理、数据分析和数据展示三个方面。
数据处理包括原始数据处理、数据检查和数据样本处理;数据分析包括数据的平均值,标准差、相对误差等统计量;数据展示则包括图表、曲线等数据呈现方式。
4.实验结论:根据以上的测量结果,进一步得出实验的结论,即分析该实验所探讨的物理问题,进一步发现本实验中的物理规律。
三、实验报告基本要求1.实验目的:介绍该实验的目的和意义。
2.实验器材:详细介绍实验所用的仪器、量具和器材。
3.实验方法:介绍实验过程和操作。
4.实验结果:结合实验目标和仪器器材进行实验数据的统计、处理和分析,并提供数据表格、折线图、统计图等,方便读者直观地了解数据变化过程。
5.实验结论:在研究了实验结果及有关物理规律的基础上,得出本实验中的实验结论,并进行探讨。
四、实验报告注意事项1.报告应简洁明了,用词准确,不可出现错字和语法错误。
2.注意附上所有的数据和表格,并在文字中对其进行详细描述和解释,避免遗漏和误解。
3.实验数据的处理方法和结果分析过程应详尽和科学,以便于他人重现实验和进一步探究。
4.实验结果要充分表现出实验的特征和规律,使读者能够深刻理解实验原理和结果。
总而言之,基本测量是一份实验报告中必不可少的组成部分,通过准确测量,分析和处理实验数据,得出合理结论,既可以帮助提升实验结果的精确度,也可以促进对物理规律的深入了解,从而推动物理学研究的进一步发展。
物理实验的基本测量方法
光学放大法
光学放大法分为视角放大和微小变化量(微小长度、微 小角度)放大两种。放大镜、显微镜和望远镜等都属于视 角放大的仪器。这类仪器只是在观察中放大视角,并不 是实际尺寸的变化,所以并不增加误差。因而许多精密 仪器都是在最后的读数装置上加一个视角放大装置以提 高测量精度。
微小变化量的放大原理常用于检流计、光杠杆等装置中 。如测量微小长度变化的光杠杆镜尺法则是通过测量放 大的物理量来获得微小的长度变化。
机械放大法
机械放大是利用力学量之间的几何关系进行转换放 大的一种最直观的放大方法。 螺旋测微原理是一种机械放 大。将螺距(螺旋进一圈的推 进距离)通过螺母上的圆周来 进行放大。放大率= D/d, 其中d是螺距,D是微分筒直 径。由于放大作用提高了测 量仪器的分辨率,从而提高 了测量精度。
电学放大法
二、误差的分类
系统误差 随机误差
过失误差
1. 系统误差
仪器误差
天平不等臂所造成的 系统误差
a
A
b
B
O
a A
不偏心时,由于 aa bb,所以 可用弧长反映角度的 大小。
b
B
由于偏心,使之用 弧长反映角度 时产 生的系统误差。如: AABB 这是由偏心 造成的。
理论
● 直接比较测量法 把待测物理量X与已知其值的同类物理 量或标准量S相比较而直接获取量值的 方法。这种比较通常要借助仪器或标 准量具。 ● 间接比较测量法
由于某些物理量无法进行直接比较测量,故需设法将待测物理量 转变为另一种能与已知标准量直接比较的物理量,当然这种转变 必须服从一定的单值函数关系。
如用水银的热膨胀去测量温度、用弹簧的形变去测力等均为这类 测量,此种测量称间接比较测量法。
中考物理----测量凸透镜焦距问题最实用的5种方法
中考物理----测量凸透镜焦距问题最实用的5种方法基本知识凸透镜的几个术语:(1)光心(O):凸透镜的中心,主光轴上特殊的点,通过这个点的光传播方向不变。
(2)主光轴:通过两个球面球心的直线称为主光轴。
(3)焦点(F):凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点,这个点叫作焦点。
(4)焦距(f):焦点到光心的距离叫作焦距。
常见几种测量焦距的方法及例题分析1.根据焦点、焦距定义,利用太阳光测焦距例1、如图所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置:让凸透镜正对着太阳,得到图甲所示的光路图,可知凸透镜对光线有作用,其焦距为cm。
解析因为凸透镜对光线有会聚作用,所以,将凸透镜正对着太阳光,在背后放一张白纸(光屏),调整光屏的位置,直到白纸上会出现一个最亮、最小的光斑,测出凸透镜到白纸上光斑的距离,即为焦距。
利用刻度尺测量长度时,为了让结果更精确,需要估读。
答案会聚11.02.根据成像特点,利用较远处物体成像,粗略得出焦距例2、如果不利用太阳,利用远处的物体成像,也可以粗略得出焦距。
当u?10f时,物体所成像的位置近似在焦点处,像距近似等于焦距3.根据成像规律u=2f时成倒立等大实像,利用光具座测量例3、某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图所示.实验过程中,当烛焰距凸透镜20cm时,移动光屏至某一位置,能在光屏上得到一个等大清晰的像,则该凸透镜的焦距是cm.解析根据成像规律,实验中既然观察到光屏上出现等大清晰的像,可以得出u=2f,由题可知u=20cm,所以f=10cm.提示:为了更准确地判断出等大清晰的像,实验中光源应用规则排列的发光二极管,光屏用同样的规则排列的方格。
答案10cm4. 根据光路可逆,利用光具座测量焦距例4、如图实验中,如果左右移动光屏,发现光屏上总是有一个圆形光斑,并且光斑的大小不变,则可以得出结论()。
解析左右移动光屏时,光屏上只有一个圆形光斑,并且光斑的大小不变,说明经过凸透镜传播到光屏上的光是平行光,只有光源在焦点处时,光源发出的光经过凸透镜,才能形成平行光,原理是光路可逆。
初中物理实验之十种测量密度的方法
常见测量物质密度的方法 姓名一、测物质密度的原理和基本思路 1.实验原 理: 2.解决两个问题: ①物体的质量 m ②物体的体积 V3基本思路 (1)解决质量用: ①天平 ②弹簧秤③量筒和水 漂浮:(2)解决体积用: ①刻度尺(物体形状规则)②量筒、水、(加)大头针 ③天平(弹簧秤)、水 ④弹簧秤、水 利用浮力二、必须会的十种测量密度的方法(无特殊说明,设ρ物>ρ液,就是物体在液体中下沉。
) 第一种方法:常规法(天平和量筒齐全)1.形状规则的物体①.仪器:天平、刻度尺 ②.步骤:天平测质量、刻度尺量边长V=abh ③.表达式: 2.形状不规则的物体①.仪器:天平、量筒、水②.步骤:天平测质量、量筒测体积V=V 2-V 1 ③.表达式:3.测量液体的密度:①.仪器:天平、量筒、小烧杯。
待测液体。
②.步骤:第一步:天平测烧杯和待测液体的总质量m 1质量、第二步:将一部分液体倒入量筒中测出体积为V ,第三步:测出剩余液体和烧杯的总质m 2。
③.表达式:【想一想】 为什么不测空烧杯的质量?如果先测出空烧杯的质量在再装入适量液体,然后将全部液体倒入量筒测出体积,也能测出密度,这样做对测量结果有什么影响?【想一想】假如被测固体溶于水,比如:食盐、白糖、如何用量筒测出体积?第二种方法:重锤法(ρ液>ρ物)1:仪器:天平砝码量筒水细线重物(石块) 2:步骤:1.器材:天平(含砝码)、细线、小烧杯、溢水杯和水.待测木块2.步骤:①用天平测出木块的质量m. ②在量筒中放适量的水。
③将石块和木块用细线栓在一起石块在下木块在上之间有适当距离。
将石块浸没在量筒中,记下体积V 1④将木块浸没量筒中。
记下体积V 23.表达式:【想一想】为什么要把石块放入量筒中在记录数据V 1 ?为什么没有记录装入量筒中水的体积?第三种方法:溢水等体积法(有天平、没有量筒)1. 器材:天平砝码、小烧杯、水、溢水杯、待测物体2. 步骤:Vm=ρ排水浮gV F G ρ==水排水排水物ρm V V ==g F G g F V V 水拉水浮排物ρρ-===12V V m-=物ρabhm=物ρg Gm =g F m 浮=12V V m -=物ρV m m 21-=ρ3:表达式:第四种方法:密度瓶法1.器材:天平(含砝码)、细线、小烧杯、水.2.步骤:分析:3.表达式:【想一想】 m 1+m 2-m 3为什么等于待测物体排开水的体积?水都排到哪里去了?第五种方法:悬提法1.器材:天平(含砝码)、细线、小烧杯、水.2.步骤:分析:天平右盘增加的砝码重力等于浮力3.表达式【想一想】天平增加的砝码的重力为什么等于物体受的浮力?直接将待测物体放入烧杯中行不行为什么?第六种方法:两提法m 1m 2m 3m 1 m 2m 3水物ρρ231m m m -=312m m m m -+=排水水排水物ρ312V m m m V -+==水物ρρ3121m m m m -+=ρρρρ231231111--m m m m m m m m V m V m =====水物ρρ231m m m -=1.器材:弹簧秤、细线、烧杯、水2.步骤:一提得质量二提得体积3.表达式第七种方法:一漂一沉法(只有量筒,没有天平)-----测量橡皮泥的密度1. 仪器:量筒、水 一漂一沉法2. 步骤:分析:一漂得质量一沉得体积3.表达式应变:1.仪器:量筒+水+小烧杯,测密度 一漂一沉法2.步骤:分析:一漂得质量一沉得体积3:表达式:第八种方法(杠杆平衡法)没有量筒,也没有天平1. 器材:杠杆、细线、刻度尺、烧杯、水2. 用刻度尺测出 L2和 L 23.表达式13V V V -=)(12V V g mg -=水ρ浮F G =浮F G =V 1V 2 V 3V 1V 2V 3gG m =FG F -=浮gF V V 水浮排物ρ==水拉物ρρF G G-=)(12V V m -=水ρ水ρρ1312V V V V --=)(12V V g mg -=水ρ)(12V V m -=水ρ13V V V -=水ρρ222L L L A '-=水ρρ1312V V V V --=o G AABG B L 2L 1oG B L 1L '2分析:杠杆第一次平衡时 杠杆第二次平衡时第九种方法:等压强法(测量液体的密度)1.仪器:玻璃管(平底薄壁)+刻度尺+水+大容器分析:玻璃管内外液体对管底压强相等也可用两端开口的玻璃管,下端用橡皮膜扎紧(或用薄塑料片盖住), 橡皮膜水平时,同上。
物理实验测量物体的位移
物理实验测量物体的位移物理实验是科学研究的重要手段之一,通过实验可以验证和探索各种理论。
在物理实验中,测量物体的位移是一项基本的内容。
本文将介绍物理实验测量物体位移的方法和注意事项。
一、实验目的实验的目的是通过合适的方法准确测量物体在某一时间段内的位移,并分析位移数据,得出相关结论。
二、实验仪器与材料1. 物体:选择一个适宜的物体,可以是一个小球或挂在弹簧上的质量。
2. 平面:将物体放在一个平坦的水平面上,确保实验环境没有明显的干扰。
3. 标尺:使用具有足够刻度的标尺来测量物体的位移。
三、实验步骤1. 准备工作:将所需仪器、材料整理好,确保实验环境安全整洁。
2. 定义参考点:选择一个固定的参考点,如实验台角上的一个标记点。
这个点将作为物体位移的起始点。
3. 就位:将物体放置在平面上,并确保物体平稳。
调整位置、角度等,使物体处于最佳状态。
4. 记录初始位置:使用标尺测量物体与参考点的距离,并记录下来。
这个数值将作为物体的初始位置。
5. 进行实验:对物体施加一个合适的力,使其发生位移。
可以是推、拉、拉动弹簧等方式。
6. 记录位移:在物体发生位移时,使用标尺测量物体的新位置,并记录下来。
这个数值将作为物体的位移。
7. 分析数据:根据实验记录计算物体的位移,可以使用公式 d = x -x0,其中 d 表示位移,x 表示最终位置,x0 表示初始位置。
8. 结论与讨论:根据实验数据得出结论,并进行进一步讨论和分析。
四、注意事项1. 实验环境:确保实验环境安全、整洁和稳定,避免外界干扰对实验结果产生影响。
2. 仪器准确性:使用准确度较高的仪器进行测量,以提高实验数据的可靠性。
3. 实验操作:实验操作要轻柔稳定,尽量减小误差的产生。
避免物体的旋转、晃动等不必要的动作。
4. 记录准确性:记录实验数据时要尽量准确,可以多次测量取平均值,减小误差。
5. 数据处理:在计算物体位移时,注意使用正确的公式和数据,避免出错。
初中物理测量仪器使用
初中物理测量仪器使用物理实验是物理学学习中非常重要的一部分,而物理实验中的测量则是非常关键的环节。
为了准确进行物理测量,我们需要运用一系列的测量仪器。
下面将介绍一些常用的物理测量仪器及其使用方法。
1.温度计:温度计是用来测量物体的温度的仪器。
常见的温度计有普通温度计、水银温度计和电子温度计等。
在使用温度计时,首先需要将温度计放置在测量物体或液体中,让它与被测物体或液体达到热平衡,然后读取温度计上的刻度数值即可得到被测物体或液体的温度。
2.时钟:时钟是用来测量时间的仪器。
在物理实验中,我们常常需要测量各种物理现象发生的时间,如脉冲的周期、振动的周期等。
此时,我们可以使用时钟来测量时间,然后通过计算得到物理量的数值。
3.尺子与尺码:尺子和尺码是用来测量长度的仪器。
在物理实验中,我们常常需要测量各种物体的长度、宽度或厚度等。
在使用尺子或尺码时,需要将被测物体放置在尺子或尺码上,然后观察刻度上的数值得到被测物体的长度。
4.电压表和电流表:电压表和电流表是用来测量电压和电流的仪器。
在电路实验中,我们常常需要测量电路中的电压和电流大小。
使用电压表或电流表时,需要将其连接到电路中,然后读取它们上的刻度数值即可得到电压和电流的大小。
5.电子天平:电子天平是用来测量质量的仪器。
在物理实验中,我们常常需要精确地测量物体的质量。
使用电子天平时,需要将待测物体放置在天平盘上,让它达到平衡状态,然后读取电子显示屏上的数值即可得到物体的质量。
6.显微镜:显微镜是用来观察微观物体的仪器。
在物理实验中,我们常常需要观察微小的物体结构或微观现象。
使用显微镜时,需要将待观察的物体放置在显微镜的物镜下并对焦,然后通过目镜观察物体的细节。
7.分光计:分光计是用来测量光的性质的仪器。
在光学实验中,我们常常需要测量光的波长、折射率等物理量。
使用分光计时,需要将光源引入分光计中,然后通过调节分光计的各种参数,如入射角度、出射角度等,观察干涉条纹或光谱图案,进而得到所需测量的物理量。
高中物理测量
高中物理测量物理是一门研究物质、能量及其相互关系和规律的自然科学。
而在高中物理学习中,测量是一个非常重要的环节。
通过测量,我们可以获取实验数据,验证理论模型,加深对物理规律的理解。
在物理实验中,测量不仅要求准确度高,还需要考虑实验的可靠性和误差的控制。
下面将就高中物理测量进行探讨。
一、测量的基本概念测量是科学研究的基础工作之一,是用尺度或比例将态势、数量、性质等抽象的概念转化为数字,以便进行分析和研究。
在实际操作中,测量不仅仅是量出一个数字,更重要的是考虑可靠性和准确度。
高中物理中的测量涉及到长度、时间、质量、温度等多个方面,因此测量的方法和仪器也各不相同。
在实验中,最基本的测量涉及到长度的测量。
长度的测量通常采用尺子、卷尺等工具,确保读数准确。
在测量过程中,需要确保测量工具的零点对准,并尽可能减小人为误差。
二、实验中常用的仪器高中物理实验中,常用的测量仪器有卷尺、螺旋测微器、量筒、天平、光栅等。
这些仪器能够满足不同范围、不同精度的测量需求。
比如在测量长度时,使用卷尺或螺旋测微器可以满足日常学习的需求;而在测量小质量时,使用天平能够更准确地获得数据。
另外,在物理实验中,温度、压强等物理量的测量也十分重要。
这时就需要使用温度计、压力计等专门的仪器来进行测量。
不同的物理量需要使用不同的仪器,以确保数据的准确性和可靠性。
三、误差的分析和控制在物理测量中,误差是不可避免的。
误差分为系统误差和随机误差两种。
系统误差是由测量仪器、环境等种种因素引起的,比如仪器刻度不准确、温度变化等;而随机误差则是测量过程中的偶然性因素造成的。
在实验中,我们需要通过合理设计实验,重复测量取平均值等方法,尽可能减小误差的影响。
此外,在物理测量中,还需要考虑仪器的精度、灵敏度等因素。
选择适当的仪器和测量方法对于实验结果的准确性至关重要。
我们应该根据实际需要,选择合适的仪器和方法,以确保测量结果的可靠性。
总之,高中物理测量是物理学习中的重要一环,通过测量实验可以加深对物理规律的理解,提高实践能力。
(完整word版)初中物理实验之十种测量密度的方法
常有丈量物质密度的方法姓名一、测物质密度的原理和基本思路1.实验原 理 :mV2.解决两个问题 :①物体的质量m ②物体的体积 VG F 浮水gV 排3 基本思路 ( 1)解决质量用 : ①天平 ②弹簧秤③量筒和水飘荡:F 浮( 2)解决体积用: mGmgg①刻度尺(物体形状规则)②量筒、水、(加)大头针V物V排水m 排水V 物F 浮G F 拉③天平(弹簧秤) 、水V 排水g水水g④弹簧秤、水 利用浮力二、一定会的十种丈量密度的方法(无特别说明,设 ρ物 >ρ液,就是物体在液体中下沉。
)第一种方法:惯例法(天平易量筒齐备)1.形状规则的物体m ① .仪器:天平、刻度尺② .步骤:天平测质量、刻度尺量边长V=abh ③ .表达式:物2.形状不规则的物体① .仪器:天平、量筒、水② .步骤:天平测质量、 量筒测体积 21abhV=V -V③ .表达式: 物mV 2 V 13.丈量液体的密度:① .仪器:天平、量筒、小烧杯。
待测液体。
② .步骤:第一步: 天平测烧杯和待测液体的总质量 m 1 质量、第二步: 将一部分液体倒入量筒中测出体积为 V ,第三步:测出节余液体和烧杯的总质 m 2。
③ .表达式:m 1 m 2V【想想】为何不测空烧杯的质量?假如先测出空烧杯的质量在再装入适当液体,而后将所有液体倒入量筒测出体积,也能测出密度,这样做对丈量结果有什么影响?【想想】 若是被测固体溶于水,比方:食盐、白糖、怎样用量筒测出体积? 第二种方法:重锤法(ρ液 >ρ物 )1:仪器:天平砝码量筒水细线重物(石块)2:步骤:1.器械:天平(含砝码) 、细线、小烧杯、溢水杯和水.待测木块2.步骤:①用天平测出木块的质量 m.②在量筒中放适当的水。
③将石块和木块用细线栓在一同石块在下木块在上之间有适合距离。
将石块淹没在量筒中,记下体积 V 1④将木块淹没量筒中。
记下体积 V 23.表达式:m 物V 1V 2 【想想】 为何要把石块放入量筒中在记录数据V 1 ?为何没有记录装入量筒中水的体积?第三种方法:溢水等体积法(有天平、没有量筒)1. 器械:天平砝码、小烧杯、水、溢水杯、待测物体2. 步骤:13:表达式:m1物水m3 m 2第四种方法:密度瓶法1.器械:天平(含砝码)、细线、小烧杯、水.m1物水2.步骤:m3 m 2m1 m2m3m排水 m2 m1 m3 V物m 2 m1 m3剖析:V排水水3.表达式:m1物水m 2m1m 3【想想】m1+m2-m3为何等于待测物体排开水的体积?水都排到哪里去了?第五种方法:悬提法1.器械:天平(含砝码)、细线、小烧杯、水.2.步骤:m1m2m3剖析:天平右盘增添的砝码重力等于浮力m1m1m1m1m13.表达式V V m m3 - m2m3 - m2【想想】天平增添的砝码的重力为何等于物体受的浮力?直接将待测物体放入烧杯中行不可以为何?第六种方法:两提法21.器械:弹簧秤、细线、烧杯、水2.步骤 :G一提得质量mgF 浮GV 物3.表达式二 提 得 体 积F 浮G F V 排物水水gG F 拉第七种方法:一漂一沉法( 只有量筒,没有天平) ----- 丈量橡皮泥的密度1. 仪器:量筒、水一漂一沉法2. 步骤:V 2V 3V 1剖析:一漂得质量G F 浮 mg水g(V 2 V 1)m水(V 2 V 1 )一沉得体积V V3V1V 2 V 13.表达式水应变: 1.仪器:量筒 +水 +小烧杯,测密度V 3V 1一漂一沉法2.步骤:V 2V 3V 1剖析:一漂得质量GF 浮mg 水 g(V 2 V 1 ) m水(V 2 V 1 )一沉得体积V V3V1V 2 V 1V 3 水3:表达式:V 1第八种方法(杠杆均衡法)没有量筒,也没有天平1. 器械:杠杆、细线、刻度尺、烧杯、水2. 用刻度尺测出L2 和 L 2L 2 3.表达式AL 2L 2水L 1L 2L 1 L '2ooG AG BABG BAB3剖析:杠杆第一次均衡时杠杆第二次均衡时G A L 1 G B L 2 (1)( G A F 浮) L 1 G B L 2 ( 2)(1)式 可得: G AL 2A V AgL 2AL 2L 2L 2AAV A g 水 gV A L 2 A水(2)式 G AF 浮L 2 水L 2 L 2第九种方法:等压强法(丈量液体的密度)1.仪器:玻璃管 (平底薄壁) +刻度尺 +水 +大容器 剖析:玻璃管内外液体对管底压强相等P 液 P 水液gh 2水gh 1h 1液水h 2h1h 2也可用两头张口的玻璃管,下端用橡皮膜扎紧(或用薄塑料片遮住) ,橡皮膜水平常,同上。
初中物理实验方法有哪些
初中物理实验方法有哪些物理实验是初中物理学习的重要组成部分,通过实验可以帮助学生更好地理解物理知识,培养学生的动手能力和实验精神。
下面就为大家介绍一些初中物理实验的方法。
1. 测量物体的体积和密度。
这是一个常见的物理实验,通过测量物体的体积和质量,计算出物体的密度。
首先,需要准备一个容器和水,将容器中装满水,然后将要测量的物体放入水中,测量水的位移量,即可得到物体的体积。
然后再通过天平测量物体的质量,最终可以计算出物体的密度。
2. 测量光的折射角。
这个实验可以帮助学生了解光的折射规律。
首先需要准备一个光源、一个直尺和一个半圆形的透明介质,将光源放在一端,直尺放在另一端,然后通过调整透明介质的位置,观察光线的折射情况,测量入射角和折射角的大小,从而验证光的折射规律。
3. 测量简谐振动的周期。
这个实验可以帮助学生了解简谐振动的规律。
首先需要准备一个弹簧和一个小球,将小球悬挂在弹簧上,然后给小球一个初速度,观察小球的振动情况,测量振动的周期,从而验证简谐振动的周期与弹簧的劲度系数和小球的质量有关。
4. 测量电路中的电阻。
这个实验可以帮助学生了解电路中的电阻特性。
首先需要准备一个直流电源、一个电阻和一个电压表,将电阻接入电路中,通过调节电压表的量程,测量电阻两端的电压和电流,从而计算出电阻的阻值。
5. 测量热传导系数。
这个实验可以帮助学生了解物体的热传导特性。
首先需要准备一个热传导实验装置和一个温度计,将热传导实验装置加热,然后测量不同位置的温度变化,通过实验数据可以计算出物体的热传导系数。
通过以上实验,可以帮助学生更好地理解物理知识,培养学生的实验能力和动手能力,提高学生对物理学习的兴趣。
希望同学们能够认真对待物理实验,不断提高自己的实验技能,更好地掌握物理知识。
初中物理实验方法
初中物理实验方法
1. 实验方法一:测量物体的质量
使用平衡仪测量待测物体的质量。
先调整平衡仪使其保持水平状态,并将物体挂在平衡仪的一端。
然后,移动滑块或者加减砝码使得平衡仪达到平衡状态,记录滑块或砝码的位置或数量。
根据滑块或砝码的质量单位得到待测物体的质量。
2. 实验方法二:测量摩擦力
将一个小物块平放在水平桌面上,用一个弹簧测力计测量施加在物块上的力。
然后,逐渐增加弹簧测力计的力,使物块开始运动,并记录下此时弹簧测力计的示数。
再逐渐减小施加在物块上的力,使物块停下,记录下此时的示数。
分析示数的变化,得到物块开始运动和停止运动时的摩擦力。
3. 实验方法三:验证能量守恒定律
将一个小弹簧固定在垂直挂放的杆上,将重锤可以自由滑动地绕其中心点旋转的轴上。
使重锤下落一定高度,然后与弹簧发生碰撞,并再次上升一定高度。
利用重锤高度的变化和弹簧变形的程度来判断能量守恒定律是否成立。
4. 实验方法四:测量电阻
将一个待测电阻连接在电路中,通过调节电源电压和电流表的测量范围,记录下电源电压和电流表的示数。
根据欧姆定律,将电源电压除以电流,得到待测电阻的阻值。
5. 实验方法五:测量声音传播速度
在一条直线上,选择一个距离较远的地方设立一个发送声音的
源和一个接收声音的仪器。
通过控制发送声音源的时间来测量声音从发送到接收所经过的时间间隔。
再根据声音传播的距离和时间间隔,计算出声音传播的速度。
大学物理实验--物理实验的基本方法
物理实验的基本方法物理实验思想和方法的形成物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科。
它本身以及它与各个自然学科、工程技术部门的相互作用创造了今天的科技进步和人类文明,对当代及未来高新科技的进步、相关产业的建立和发展提供着巨大的推动力。
在人类追求真理、探索未知世界的过程中,物理学展现了一系列科学的世界观和方法论,深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活,是人类文明的基石。
物理学发展的历史证明了,正确的科学思想及由此产生的科学方法是科学研究的灵魂。
伽利略(G.GaLileo)是最早运用我们今天所称的科学方法的人。
这种方法就是经验(以实验和观察的形式)与思维(以创造性构筑的理论和假说的形式)之间的动态的相互作用。
伽利略是近代科学的奠基者,是科学史上第一位现代意义的科学家,他首先为自然科学创立了两个研究法则,即观察实验和量化方法,将实验和数学相结合、真实实验和理想实验相结合的科学方法。
从而创造了和以往科学研究方法不同的近代科学研究方法,使近代物理学从此走上了以实验精确观测为基础的道路。
伽利略在用实验方法发现真理的过程中,获得了一个极其重要的科学概念,即自然法则和物理定律的概念。
伽利略通过亲身的科学实验,认识到寻求自然法则是科学研究的目的,自然法则是自然现象千变万化的秘密所在,而一旦发现自然法则便可以认识自然。
这个观念一经确立,人们才逐渐认识到,不仅天文学、运动学现象,一切自然现象都是有其自身规律的,于是在力学的带领下,逐渐发展出近代科学的各个分支。
伽利略在建立系统的科学思想和实验方法中,开创了实验物理学,开创了近代物理学,对物理学的发展作出了划时代的贡献。
正如他自已在《两种新科学的对话》中所述:“我们可以说,大门已经向新方向打开,这种将带来大量奇妙成果的新方法,在未来年代会博得许多人的重视”。
事实正是如此,当代著名物理学家爱因斯坦在《物理学的进化》中,对伽利略的科学思想方法给予了高度评价。
第二讲 物理实验中的测量方法
个微小差值,然后对进行测量.
因为Ux=Us+
所以 (2-1)
由(2-1)式可知,差值越小,测量差值所引起的误差对测量结果的影响越小.为便于理解,下面以具体数值计算来说明.
现有0.01级的标准电压源 ,若微差δ取为 ,则由(2-1)式可得
可见,利用这一方法只要求微差指示器的相对误差不超过4%,就可满足测量要求.
通有特定的电流I,然后合上电键K1,
在AB上滑动触头C,使检流计G示零,
则待测电动势Ex被电位差UAC所补偿,
这时有:Ex = UAC= I RAC。
2.替代比较法
我国古代少年曹冲用船称象是一例
典型的替代比较实验方法。在现代测量
技术中,当某些物理量难以用直接比较
测量法测量时,可以利用物理量之间的
函数关系将被测量与同类标准量进行间
常用的读数显微镜的测微丝杆的螺距是lmm当丝杆转动一圈时滑动平台就沿轴向前或后退lmm在丝杆的一端固定一测微鼓轮其周界上刻成100分格因此当鼓轮转动一分格时滑动平台移动了01mm从而使沿轴线方向的微小位移用鼓轮圆周上较大的弧长精确地表示出来大大提高了测量精度或者在滑动平台侧设一游标则也可以通过游标准确地读出微小位移装在仪器导轨的拖板上它的镜面法线沿着导轨的中心线拖板由一精密丝杠带动可沿导轨前后移动所以镜称为移动反射镜
有时仅有标准量具还不够,还要配置比较系统,使被测量和标准量能够实现比较。例如,测电压,只有标准电池不能测量,还须配有电阻、电表、工作源等,组成一个电势差计测量系统才可用来测量电压,这种装置便称为比较系统。
还可以将被测量转换成为能够进行比较的另一种物理量再进行比较。例如,用李萨如图形测量交流电信号频率就是先将被测信号和标准信号同时输入示波器转换为特殊图形后,再由标准信号频率换算出被测信号之频率。即:如果在示波器的X偏转板和Y偏转板上分别输入正弦电压信号,其中一个为频率待测电信号,另一个为频率可调的标准电信号。若调节标准电信号的频率,当两个电信号的频率相同或成简单的整数比时,则可以利用在荧光屏上呈现的利萨如图形间接比较两个电信号的频率,如图2-1所示。设Nx、Ny,分别为X方向和Y方向切线(交线)与李萨如图形的切点(交点)数,则
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物理测量的基本方法你问的是物理实验的基本方法吗?有以下几种:1.1 比较法1。
1。
1 直接比较法直接比较法是将待测量与经过校准的仪器或量具进行直接比较,测出其大小。
例如:用米尺测量长度就是最简单的直接比较法。
用经过标定的电表、秒表、电子秤测量电量、时间、质量等量时,其直接测出的读数也可看作是直接比较的结果。
要注意的是采用直接比较法的量具及仪器必须是经过标定的。
1。
1。
2 补偿平衡比较法平衡测量、补偿测量或示零测量是物理实验与科学研究中常用的测量方法。
例如:用等臂天平称物体的质量是一种平衡测量。
又如图3-1—1所示的惠斯登电桥测量电阻x R ,从原理上讲,也是一种平衡测量,因为只有当电桥平衡时(电流计G 示零)才能得出 1x s 2()R R R R = (3-1-1) 从而计算出x R 。
图3—1—2所示的是电位差计测电池电动势的基本电路,则是补偿测量的一个典型例子。
合上电键K ,调节R ,使电阻丝AB 上通有特定电流I ,然后合上电键1K ,在AB 上滑动触头C ,使电流计G 示零,则待测电动势x E 被电势差AC U 所补偿,这时AC AC x E U IR ==(3—1—2)以上两例均在电流计G 的指针示零时获得测量结果,所以又可称为示零测量.经过补偿达到平衡的比较实验方法的最大优点是平衡时,电表(平衡臂)示零,对被测物理量的影响最小,故大大提高了测量的精确度。
1。
1。
3 替代比较法我国古代少年曹冲用船称象是一例典型的替代比较法。
在现代测量技术中,当某些物理量无法直接比较时,往往利用物理量之间的函图3-1-3 比较法测电表内阻的电路图 图3-1-2 电位差计基本电路图3-1-1 惠斯登电桥电路数关系制成相应的仪表、仪器进行比较测量,例如糖量计、比重计、密度计等.图3—1-3所示是用替代比较法测电表内阻的电路图。
将2K 置于1处,合上1K ,调节R 使安培表指针指在较大示值处(同时注意表头G 指针不能超过量程),然后断开1K (为了保护安培表),2K 将置于2处,再合上1K ,调节原先处在最低阻值上的0R ,使安培表指示值不变,此时,0R 代替了表头内阻x R ,若0R 为电阻箱,则x R 可直接读得。
在进行替代比较法测量时,要特别注意“不同时"的替代比较,在异时比较时必须是以实验条件的稳定性为基础。
1。
2 放大法将被测物理量按照一定规律加以放大后进行测量的方法,称为放大法。
这种方法对于微小物理量或对物理量的微小变化量的测量是十分有效的。
例如,用秒表测单摆的周期,手按秒表起、止“反应时”给测量带来的不确定度=∆T 0。
2s,若周期=T 2s ,则 =∆T T /10%,测量的相对不确定度很大。
如果用秒表连续测量100个周期,时间为200s,而反应时的不确定度仍为=∆T 0。
2s,此时=∆t T /0.1%,提高了测量的准确度。
这种在不改变待测物理量性质的条件下,将待测量延展若干倍,以增加待测量有效数字的位数,减小其测量相对不确定度的方法是放大法的一种特例,这种方法也叫测量宽度延展法. 放大法按性质可分为两大类:⑴直接放大.借助于光学实验中的放大镜(例如测微目镜)、显微镜、望远镜等将被测量本身加以放大而实现测量的,属于直接放大测量。
⑵ 间接放大。
将所要观测的对象通过某种原理和关系变换成另一个扩大了的现象进行测量的,属于间接放大测量。
比如光杠杆放大法就是一种间接放大。
放大法提高了实验的可观察性和测量的准确度,是一种十分有用的实验方法,对微小量的观测具有重要意义.放大法按放大原理可分为:机械放大法、积累(或累计)放大法、光学放大法、电子学放大法等。
1。
2.1 机械放大法测量微小长度与角度时,为了提高测量读数的精度,常将其最小刻度用游标、螺距的方式进行机械放大。
图3—1-4中螺旋测微计主刻度上最小标度0。
5mm 以下读数,可通过转动微分套筒放大读出,精度达到0.01mm (原理与读数方法详见下节3.2.1.3)。
1.2。
2 积累(或累计)放大法我们要测量如图3-1—5所示的干涉条纹间距l l -的数量级为cm 102-,为了减小测量的相对误差,一般不是一个间隔一个间隔地去测量,而是测量若干)(n 个条纹的总间距nl L =。
例如=l 0。
040mm, 所用量具误差为=∆仪0。
004mm ,则测量一个间距l 的相对误差为:图3-1-6 微小张角 图3-1-4 螺旋测微计主刻度 图3-1-5 干涉条纹间距1.0040.0004.0==∆L 仪(3-1—3) 即为10%。
若采用放大法测量100个条纹的总间距,则=L 4。
000cm,其相对误差减小为001.0000.4004.0==∆L 仪(3-1-4) 即0。
1%,使测量精度大为提高.1。
2.3 光学放大法光学放大法有两种,一种是被测物通过光学仪器形成放大的像,以便观察判别。
例如:常用的测微目镜、读数显微镜。
另一种是通过测量放大的物理量来获得本身较小的物理量。
例如:我们要测如图3—1-6所示的AB 对C 的微小张角α,可利用三角函数关系,CB AB /tan =α,测出AB 和CB 即可求得α。
但AB 、CB 也是微小量,若放大为测量相应的'B 'A 或'CB ,则在使用同样量具的情况下,相对误差可大为减小,'CB 越长相对误差越小。
因此,常常利用光学平面镜多次反射来衍射光程.例如:测量激光束的发散角,常用如图3—1-7所示的平行平面镜装置,使发散角较小的激光束在两镜间多次反射后射出,再测量其光斑大小。
又如:测量长度微小变化和测量角度微小变化的光杠杆镜尺法,也是一种常用的光学放大法.(详见4。
5)1。
2。
4 电子学放大法要对微弱电信号(电流、电压或功率)有效地进行观察测量,常用电子学放大法.最基本的交流放大电路如图3—1—8所示的共发射极三极管放大电路。
交流电压i u 由基极B和发射极E 之间输入时,在输出端就可获得放大一定倍数的交流电压0u 。
其基本原理是利用半导体pn 结特性实现基极对集电极电流的控制作用.图3—1-9中的三极管,是由两个pn 结构成,B 、E 间的发射结所加的是正向偏置电压,使发射区的多数载流子——电子加速进入基区;B C 、间的集电结加的是反向偏转电压,它阻止集电区电子向基区扩散,但对基区内的电子则是一个加速电压,发射区发射的电子(少数部分)不断地与基区空穴“复合",形成基极电流B I ,大多数电子经两次加速向集电区扩散,形成集电极电流C I ,基极电流B I 的微小变化将引起集电极电流C I 很大的变化,从而实现放大作用。
1。
3 转换法转换法就是将某些因条件所限不能直接测量的物理量或为提高某些待测物理量的测量准确度,而将其转换成另一种形式的物理量的实验方法。
它是利用物理量之间的各种效应和函数关系利用变换原理进行测量的。
由于物理量之间存在多种效应,所以有各种不同的转换测量法,这正是物理实验最富有启发性和开创性图 3-1-8共发射极三极管放大电路 图 3-1-9三极管原理图图 3-1-7平行平面镜装置的一面.随着科学技术的发展,物理实验方法渗透到各学科领域,实验物理学也不断地向高精度、宽量程、快速测量、遥感测量和自动化测量的方向发展,这一切都与转换测量紧密相关。
转换法大致可分为参量换测法和能量换测法两大类.1。
3.1 参量换测法利用各种参量在一定实验条件下的相互关系而实现待测量转换的测量方法称为参量换测法。
物理实验中的间接测量都属于参量换测法测量.例如:测量某非规则形状物体的密度/W V ρ=,可将参量V 先利用阿基米德定律转换为:12W W V ρ'-= (1W 为物重,2W 为物体全浸入密度为'ρ的液体中的示重),则1111212W W m ''V W W m m ρρρ===-- (3-1—5) (1m 、2m 分别表示被测物体在空气中和全浸没在液体中时物理天平的示值)。
1.3。
2 能量换测法能量换测法是利用传感器将一种类型的物理量转换成另一种类型的易于测量的物理量的测量方法。
下面是几种比较典型的能量换测法。
1。
热电换测.这是一种将热学量转换成电学量的测量方法。
例如:利用温差电动势原理,将温度的测量转换成热电偶的温差电动势的测量,或利用电阻随温度变化的规律将测温转换成对电阻的测量。
2. 压电换测。
这是一种压力和电势间的变换,话筒和扬声器就是大家所熟悉的换能器。
话筒把声波的压力变换为相应的电压变化,而扬声器则进行相反的转换,即把变化的电信号转换成声波。
3. 光电换测。
这是一种将光通量变换为电量的换能器,其变换的原理是光电效应。
转换元件有光电管、光电倍增管、光电池、光敏二极管、光敏三极管等.各种光电转换器件在测量和控制系统中已获得相当广泛的应用,近年来又用于光通讯系统和计算机的光电输入设备(光纤)等等。
4。
磁电换测。
这是利用半导体霍尔效应进行磁学量与电学量的转换测量。
设计或采用某种转换测量方法应注意下列原则:⑴、首先要确定变换原理和正确的参量关系式;⑵、变换器(传感器)要有足够的输出量和稳定性,便于放大或传输;⑶、考虑在变换过程中是否还伴随其他效应,若有,则必须采取补偿或消除措施;⑷、要考虑变换系统和测量过程的可行性和积极效益。
1.4 模拟法在科学实验和工程技术中,常会遇到一些由于各种原因而难以直接进行测量和研究的问题。
例如:许多复杂电极间的静电场分布;飞机在空中高速飞行时的动力学特性;对大型工程及设计方案的考核与测试(水利工程、电力工程、机场工程等等);为解决此类问题,人们以相似理论为依据模仿实际情况,研制成一个类同于研究对象的物理现象或过程的模型,通过对模型的测试实现对研究对象进行研究和测量,这种方法称为“模拟法”。
模拟实验的方法按其性质可分为以下几种类型:1。
几何模拟:将所研究对象的实物按几何尺寸放大或缩小的模型实验;2。
动力学相似模拟:在物理性质上取得相同效果的实物模型实验;3. 替代或类比模拟:利用物理量之间物理性质或规律的相似性或等同性进行的模拟实验;4. 计算机模拟:用计算机模拟演示研究对象的物理现象或过程;5. 电路上的模拟试验:将一些非电学量的变化用电路系统的电学参量进行模拟。
例如力——电模拟,声——电模拟等。
以上所述的四种基本测量方法,在物理实验中都得到广泛的应用。
实际上,在物理实验中,还有许多种测量方法,如:交换法、线性外推极限法、对称测量法、干涉法等等,各种方法往往是相互渗透、联系综合使用的,无法截然分开,同学们在进行实验时,应认真思考,仔细分析,并不断总结,以逐步积累丰富的实验知识和经验.。