物理實(shí)驗(yàn)基本儀器的使用

一.游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù)快樂(lè)物理100分制作實(shí)驗(yàn)基本儀器的使用05100110分度游標(biāo)卡尺10分度游標(biāo)卡尺的原理主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)尺上有10個(gè)小的等分刻度它們的總長(zhǎng)等于9mm，因此游標(biāo)尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.1mm,當(dāng)左右測(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合時(shí)，只有游標(biāo)的第10條刻度線與主尺的9mm刻度線重合,其余的刻度線都不重合。游標(biāo)的第一條刻度線在主尺的1mm刻度左邊0.1mm處，游標(biāo)的第二條刻度線在主尺的2mm刻度左邊0.2mm處，等等。05100110分度游標(biāo)卡尺的讀數(shù)051001左右測(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合051001游標(biāo)的第一條刻度線與主尺的1mm刻度重合（顯示比例用100%觀看）0.1mm讀數(shù)練習(xí)（顯示比例用100%觀看）0510010.3mm0510011.4mm0510014.1mm05100110.5mm01020012320分度游標(biāo)卡尺20分度游標(biāo)卡尺的原理主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)尺上有20個(gè)小的等分刻度它們的總長(zhǎng)等于19mm，因此游標(biāo)尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.05mm,當(dāng)左右測(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合時(shí)，只有游標(biāo)的第20條刻度線與主尺的19mm刻度線重合,其余的刻度線都不重合。游標(biāo)的第一條刻度線在主尺的1mm刻度左邊0.05mm處，游標(biāo)的第二條刻度線在主尺的2mm刻度左邊0.1mm處，等等。01020012320分度游標(biāo)卡尺的讀數(shù)010200123左右測(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合010200123游標(biāo)的第一條刻度線與主尺的1mm刻度重合（顯示比例用100%觀看）0.05mm讀數(shù)練習(xí)（顯示比例用100%觀看）0102001231.00mm0102001233.30mm01020012310.75mm0102001239.40mm0

5

100123另一種10分度游標(biāo)卡尺主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)尺上有10個(gè)小的等分刻度它們的總長(zhǎng)等于19mm，因此游標(biāo)尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.1mm,當(dāng)左右測(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合時(shí)，只有游標(biāo)的第10條刻度線與主尺的19mm刻度線重合,其余的刻度線都不重合。游標(biāo)的第一條刻度線在主尺的2mm刻度左邊0.1mm處，游標(biāo)的第二條刻度線在主尺的4mm刻度左邊0.2mm處，等等。游標(biāo)的第幾條刻度線與主尺的刻度線重合，就是零點(diǎn)幾毫米。另一種10分度游標(biāo)卡尺的讀數(shù)

0

5

1001231.7mm

0

5

10012312.1mm（顯示比例用200%觀看）01234567890012345678910012345678900123456789100.10mm50分度游標(biāo)卡尺0123456789001234567891010.24mm0123456789001234567891017.00mm0123456789001234567891001234567890012345678910012345678900123456789100.64mm6.18mm9.94mm（顯示比例用200%觀看）04年江蘇高考1101234567890012345678910012323(1)某實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量一根鋼絲的直徑(約0.5mm),為了得到盡可能精確的測(cè)量數(shù)據(jù),應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室提供的米尺、螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺（游標(biāo)尺上有10個(gè)等分刻度）中，選擇

進(jìn)行測(cè)量。(2)用游標(biāo)卡尺（游標(biāo)尺上有50個(gè)等分刻度）測(cè)定某工件的寬度時(shí)，示數(shù)如圖所示，此工件的寬度為

mm。螺旋測(cè)微器23.22讀出下面游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為

。（看不到頭部）051001游標(biāo)的刻度10對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為11.6mm，減去9mm即得2.6mm.（將游標(biāo)卡尺復(fù)原如圖示）0510012.6mm0102001230.05mm01020012310.80mm3.30mm010200123螺旋測(cè)微器原理：精密螺紋的螺距為0.5mm，即D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm?？蓜?dòng)刻度

E上的刻度為50等份，每一小格表示0.01mm。DFEB螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)部分有固定刻度上讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度E讀出（注意要估讀一位數(shù)）。讀數(shù)時(shí)，特別要注意固定刻度上表示0.5mm的刻度線是否露出。152051001015205101.601mm1520510020253015109.694mm15205100202530151010.190mm1992年高考試題：如圖所示，在測(cè)金屬絲直徑時(shí)，螺旋測(cè)微器讀數(shù)如圖．可知該金屬絲直徑d=______×10－3m．0.900返回15205100404530351015205100101520501520510020253015103.603mm8.695mm二、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造接4-6V交流電打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是測(cè)量時(shí)間的儀器。接在50HZ在交流電源上時(shí)，相臨兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，要注意自然點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)的區(qū)別。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶分析（逐差法）

·S1·S2·S3·S4·S5·S6·0123456ΔS1=S4-S1=3a1T2a1=（S4-S1）

/3T2ΔS2=S5–S2=3a2T2a2=（S5–S2）

/3T2ΔS3=S6–S3=3a3T2a3=（S6–S3）

/3T2a=（a1+a2+a3）／3=[（S4+S5+S6）-（S1+S2+S3）]

／（3T）2逐差法的實(shí)質(zhì)是將紙帶分為兩大段:設(shè)T′為大段的時(shí)間，則n點(diǎn)的瞬時(shí)速度例：在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中,小車帶動(dòng)的紙帶上記錄的一些點(diǎn)如圖,在每相鄰的兩點(diǎn)中間都有四個(gè)點(diǎn)未畫出.按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5六個(gè)點(diǎn),用米尺量出1、2、3、4、5點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別是8.7816.0821.8726.1628.94(單位:厘米),由此可得小車的加速度的大小為

米/秒2,方向?yàn)?/p>

。打下第3點(diǎn)時(shí)的速度大小為

米/秒。0 8.7816.0821.8726.1628.94(單位:厘米)解：S1=8.78cmS2=16.08-8.78=7.30S3=21.87-16.08=5.79S4=26.16-21.87=4.298.785.794.292.787.30取前面四段分析：a=[（S3+S4）-（S1+S2）]

／（2T）2

=（10.08-16.08）×10-2／（2×0.1）2

=

-1.50m/s2v3=（d4–d2）／2T=(26.16–16.08)／0.2=10.08cm／0.2s=0.504m/s7.724.314.815.295.766.256.717.21單位：cm

江蘇03年高考12、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些點(diǎn)，試根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，求物體運(yùn)動(dòng)的加速度。

解:由給出的數(shù)據(jù)可知，物體在連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移分別是：s1=7.72cms2=7.21cms3=6.71cms4=6.25cms5=5.76cms6=5.29cms7=4.81cms8=4.31cm以a

表示加速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，有又知T=0.04s解得a=-3.0m/s2

例.為了測(cè)定汽車在平直公路上啟動(dòng)時(shí)的加速度，某人拍攝了一張?jiān)谕粡埖灼隙啻伪獾恼掌鐖D示，如果拍攝時(shí)每隔2秒爆光一次，汽車車身總長(zhǎng)4.5米，那么這輛汽車的加速度約為

A.1m/s2

B.2m/s2C.3m/s2D.4m/s2

05101520250510152025解：車身長(zhǎng)4.5米，占標(biāo)尺上3小格，每小格是1.5米，由圖讀出第一、第二次閃光汽車相距S1=1.5×8=12米，第二、第三次閃光汽車相距S2=1.5×13.8=20.7米由△S=aT2得a=（20.7–12）/4=2.2m/s2

答：B例、兩木塊自左向右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光，記錄下木塊每次曝光時(shí)的位置，如圖所示，連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔是相等的，由圖可知（）A.在時(shí)刻t2以及時(shí)刻t5兩木塊速度相同B.在時(shí)刻t3兩木塊速度相同C.在時(shí)刻t3和時(shí)刻t4之間某瞬間兩木塊速度相同D.在時(shí)刻t4和時(shí)刻t5之間某瞬時(shí)兩木塊速度相同

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7解：首先由圖看出：上面那個(gè)物體相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差為恒量，可以判定其做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；下面那個(gè)物體明顯地是做勻速運(yùn)動(dòng)。由于t2及t5時(shí)刻兩物體位置相同，說(shuō)明這段時(shí)間內(nèi)它們的位移相等，因此其中間時(shí)刻的即時(shí)速度相等，這個(gè)中間時(shí)刻顯然在t3、t4之間，因此本題選C。C例、一個(gè)作勻變速運(yùn)動(dòng)的物體，第二秒內(nèi)的位移是5m，則前3秒內(nèi)的位移可能是（）

A.大于5mB.小于5m

C.等于5mD.無(wú)法確定解：畫出運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖示：S2=5mADCB123S1S3由勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律ΔS=aT2S1=S2-aT2

S3=S2+aT2∴S1+S2+S3=3S2=15m又解：勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度VAD=SAD/3=V1.5=VBC=5m/s∴SAD=5×3=15mC以上結(jié)果對(duì)返回的勻減速運(yùn)動(dòng)也適用。三、多用表的使用電流表并聯(lián)一個(gè)小電阻可以擴(kuò)大量程，成為安培表，并聯(lián)不同的幾個(gè)電阻可以有幾個(gè)量程；電流表串聯(lián)一個(gè)大電阻可以擴(kuò)大量程，成為伏特表，串聯(lián)不同的幾個(gè)電阻可以有幾個(gè)量程；電流表串聯(lián)一個(gè)電池和調(diào)零電阻可以組成一個(gè)歐姆表；用同一個(gè)電流表頭和選擇開(kāi)關(guān)將幾種表組合在一起，組成多用表。

多用表的電原理圖GR2R110mA1mA－＋I(xiàn)g=0.5mA，Rg=200Ω3V15VmAR4R3－＋ΩR5R6－＋mAmA表頭

Ig′=1mA，

Rg′=100ΩR1=20ΩR2=180ΩR3=2.9KΩR4=14.9KΩR5+R6=1.4KΩ3V15VR4R3GR2R110mA1mAΩR5R6－＋虛線框中等效于一個(gè)1mA的電流表多用表的讀數(shù)方法0—2.5V交流讀最下刻度歐姆表讀最上刻度乘以倍率其它電壓電流均讀中間刻度如圖示多用電表，選擇開(kāi)關(guān)分別置于下列位置時(shí)的讀數(shù)是：×100——10V量程——250V量程——5mA量程——2.5V交流量程—1.00kΩ6.2V155V3.10mA1.85VΩ表Ω表讀數(shù)練習(xí)122Ω1.50k

Ω歐姆表RGErIgRg(1)原理——閉合電路歐姆定律ERg+r+RIg=ERg+r+RRx+Ix=改變Rx，電流Ix

隨之改變，Rx

與Ix

一一對(duì)應(yīng)。（2）中值電阻R=EIg中Rg

+r+R=注意：(1)歐姆表的刻度與其他表刻度相反且刻度不均勻（2）歐姆表每次換檔測(cè)電阻前都要調(diào)零。不能帶電測(cè)量。（3）歐姆表中電池用久了，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻要改變，測(cè)出的電阻值有較大的誤差。所以歐姆表常用來(lái)粗測(cè)電阻。Ω表原理ERg+r+RIg=I=0ERg+r+RRx+Ix=注意：歐姆表的黑表筆跟表內(nèi)電池的正極相連。紅表筆跟表內(nèi)電池的負(fù)極相連。用歐姆表判別二極管好壞時(shí)用到這一點(diǎn)。例5.如圖是一個(gè)萬(wàn)用表的刻度盤，當(dāng)萬(wàn)用表選擇開(kāi)關(guān)置于“30mA”檔時(shí)，測(cè)出的電流強(qiáng)度為

；當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于“12V”檔時(shí)，測(cè)出的電壓為

;當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)置于“×100Ω”檔時(shí)，測(cè)出的電阻為

。036100Ω20.0mA8.0V5KΩ返回用歐姆表判定二極管的好壞：歐姆表的黑表筆跟表內(nèi)電池的正極相連。紅表筆跟表內(nèi)電池的負(fù)極相連。好的二極管正極接黑表筆、負(fù)極接紅表筆時(shí)電阻應(yīng)很小，負(fù)極接黑表筆，正極接紅表筆時(shí)電阻應(yīng)很大，否則就不是好二極管。二極管的單向?qū)щ娦钥捎脕?lái)整流(把交流電變成直流電)、檢波、穩(wěn)壓等。Ω表Ω表如圖示，黑箱外有三個(gè)接線柱A、B、C，已知里面只有兩個(gè)元件（可能是電池、電阻、二極管），并且兩個(gè)接線柱間最多只接有一個(gè)元件，用多用電表測(cè)量步驟和結(jié)果如下：用直流電壓擋測(cè)量，A、B、C三點(diǎn)任意兩點(diǎn)間均無(wú)電壓用歐姆檔測(cè)量，A、B間正、反接電阻相等用歐姆檔測(cè)量，黑表筆接A點(diǎn)，紅表筆接C點(diǎn)，阻值很小，反接則阻值很大用歐姆檔測(cè)量，黑表筆接B點(diǎn)，紅表筆接C點(diǎn)，有阻值，阻值比第2步測(cè)得的稍大，反接則阻值很大根據(jù)以上測(cè)量在圖中畫出兩個(gè)元件的接法。CAB27．（18分）根據(jù)試題要求填空或作圖。

（1）圖1為多用電表的示意圖，其中S、K、T為三個(gè)可調(diào)節(jié)的部件，現(xiàn)用此電表測(cè)量一阻值約為20~30Ω的定值電阻，測(cè)量的某些操作步驟如下：①調(diào)節(jié)可調(diào)部件

，使電表指針停在

位置；②調(diào)節(jié)可調(diào)部件K，使它的尖端指向

位置；③將紅、黑表筆分別插入“+”、“－”插孔，筆尖相互接觸，調(diào)節(jié)可調(diào)部件

，使電表指針指向

位置。（2）在用多用表測(cè)量另一電阻的阻值時(shí)，電表的讀數(shù)如圖2所示，該電阻的阻值為

Ω。03年北京春理綜27×1kS左端的“0”

Ω擋的×1T右端的“0”TSK（寫成20k給分）20.0k（3）現(xiàn)用伏安法測(cè)量（1）問(wèn)中的那個(gè)定值電阻Rx的阻值（約為20~30Ω）。所供器材如下： 電壓表V（量程0~15V，內(nèi)阻20kΩ），電流表A1（量程0~50mA，內(nèi)阻20Ω）電流表A2（量程0~30mA，內(nèi)阻4Ω）滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為50Ω，額定電流為1A）直流電源E（電動(dòng)勢(shì)約9V，內(nèi)阻約0.5Ω）,電鍵K連線用的導(dǎo)線若干根。在以上器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑?，畫出電路圖，要求在圖上標(biāo)出所選器材的符號(hào)。解如圖示VA2RXRK

（4）該電阻是由電阻絲繞成的，為了求得該電阻線材料的電阻率，需用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑，結(jié)果如圖3，其讀數(shù)為

。0.700mm四、練習(xí)使用示波器

示波器是用來(lái)顯示和測(cè)量交直流信號(hào)幅度、頻率、周期等多種物理量的儀器，種類繁多，但主要由以下三部分組成：垂直（y）放大器、水平（x）放大器和掃描系統(tǒng)。示波器面板上各個(gè)旋鈕和開(kāi)關(guān)的名稱及作用輝度調(diào)節(jié)“

”，用來(lái)調(diào)整圖象的亮度，聚焦調(diào)節(jié)“⊙”和輔助聚焦“○”，這兩個(gè)旋鈕配合著使用，能使電子射線會(huì)聚，在熒光屏上產(chǎn)生一個(gè)小的亮斑，得到清晰的圖象垂直位移“↑↓”和水平位“”，分別用來(lái)調(diào)整圖象在豎直方向和水平方向的位置。電源開(kāi)關(guān)和指示燈，“Y增益”和“X增益”，分別用來(lái)調(diào)整圖象在豎直方向和水平方向的幅度.中間一行左邊的大旋鈕是“衰減”，它有1、10、100、1000四擋，最右邊的正弦符號(hào)“”檔不是衰減，而是由示波器內(nèi)部自行提供豎直方向的交流試驗(yàn)信號(hào)電壓，可用來(lái)觀察正弦波形或檢查示波器是否正常工作。右邊的大旋鈕是“掃描范圍”，也有四擋，可以改變加在水平方向的掃描電壓的頻率范圍，左邊第一擋是10～100赫，向右旋轉(zhuǎn)每升高一擋，掃描頻率都增大10倍，最右邊的是“外X”擋，使用這一擋時(shí)，機(jī)內(nèi)沒(méi)有加掃描電壓，水平方向的電壓可以從外部輸入。

中間的小旋鈕是“掃描微調(diào)”，用來(lái)調(diào)整水平方向的掃描頻率，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)頻率連續(xù)增加“Y輸入”、“X輸入”和“地”同步分別是豎直方向、水平方向和公共接地的輸入接線柱?！癆C—DC”是交直流選擇開(kāi)關(guān)，置于DC位置時(shí)，所加信號(hào)是直接輸入的；置于AC位置時(shí)，所加信號(hào)電壓是通過(guò)一個(gè)電容器輸入的，可以隔斷直流成分?！巴?-”置于“+”位置，正弦曲線從正半周開(kāi)始，置于“-”位置，正弦曲線從負(fù)半周開(kāi)始示波器掃描原理根據(jù)電子在水平偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)公式（U為水平偏轉(zhuǎn)電壓）將如圖示的電路接入示波器的x輸入和地之間，若滑動(dòng)頭P位于最右端A時(shí)，無(wú)偏轉(zhuǎn)，亮點(diǎn)在中心，當(dāng)P從A向B緩慢滑動(dòng)時(shí)，加在示波器上的偏轉(zhuǎn)電壓逐漸增大，x逐漸增大，亮點(diǎn)向右移動(dòng)。若調(diào)換電池的正負(fù)極，當(dāng)P從A向B緩慢滑動(dòng)時(shí)，加在示波器上的偏轉(zhuǎn)電壓為負(fù)值且逐漸增大，x逐漸增大，則亮點(diǎn)向左移動(dòng)。當(dāng)P從A向B很快地來(lái)回滑動(dòng)時(shí)，在示波器的屏幕上出現(xiàn)一條亮線?！獟呙杈€地x輸入PBA水平偏轉(zhuǎn)板+ux當(dāng)水平偏轉(zhuǎn)板上不加電壓時(shí)，亮點(diǎn)在中央，若加上如圖示的鋸齒電壓時(shí)，隨著電壓的增大，亮點(diǎn)從左向右移動(dòng)，uxtT2T-UU0第二個(gè)周期中，同上移動(dòng)，若周期T很小，由于眼睛的視覺(jué)暫留，在示波器屏幕上出現(xiàn)一條亮線。根據(jù)電子在豎直偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)公式：（U為豎直偏轉(zhuǎn)電壓）將如圖示的電路接入示波器的y輸入和地之間，若滑動(dòng)頭P位于最右端A時(shí)，無(wú)偏轉(zhuǎn)，亮點(diǎn)在中心，當(dāng)P從A向B緩慢滑動(dòng)時(shí)，加在示波器上的偏轉(zhuǎn)電壓逐漸增大，y逐漸增大，亮點(diǎn)向上移動(dòng)。若調(diào)換電池的正負(fù)極，當(dāng)P從A向B緩慢滑動(dòng)時(shí)，加在示波器上的偏轉(zhuǎn)電壓逐漸增大，y逐漸增大，則亮點(diǎn)向下移動(dòng)，地Y輸入PBA當(dāng)豎直偏轉(zhuǎn)板上同時(shí)加如圖示的正弦電壓時(shí)，由位移的合成，uxtTx2Tx-UU0uytTy0若Tx=

Ty則在示波器屏幕上出現(xiàn)一個(gè)正弦波。若Tx=nTy（n為整數(shù)）則在示波器屏幕上出現(xiàn)n個(gè)正弦波。例、如圖示，圖甲為一信號(hào)源，⑴若要觀察此信號(hào)源發(fā)出的正弦交流信號(hào)的波形，應(yīng)將信號(hào)源的a端與示波器面板上的

接線柱相連，b端與

接線柱相連。ab甲Y輸入地⑵若示波器所顯示的輸入波形如圖乙所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的

旋鈕，要使此波形橫向展寬，