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中学物理实验分析与研究. 复习课 华东师范大学物理系 宦强. 第一讲. 分析和测量物体的重心位置. 一、测量物体重心的位置. 目的：确定任意薄板形状重心的位置 器材：支架、细线、重锤、薄板、铁钉、刻度尺等. 1. 薄板状物体：. 方法 ：. 将细线与薄板边缘某处固定后并使薄板自然下垂，见右图 (a) 。 在薄板上画出下垂线。 取薄板边缘不同点位置，重复以上做法分别画出几条下垂线。 得到几条下垂线的交点 C ，即为薄板的重心位置。
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中学物理实验分析与研究 复习课 华东师范大学物理系 宦强
第一讲 分析和测量物体的重心位置
一、测量物体重心的位置 • 目的：确定任意薄板形状重心的位置 • 器材：支架、细线、重锤、薄板、铁钉、刻度尺等 1.薄板状物体：
方法： • 将细线与薄板边缘某处固定后并使薄板自然下垂，见右图(a)。 • 在薄板上画出下垂线。 • 取薄板边缘不同点位置，重复以上做法分别画出几条下垂线。 • 得到几条下垂线的交点C，即为薄板的重心位置。 • 用一根铁钉支撑起薄板，使其达到平衡状态，即铁钉的支撑点为薄板的重心位置。
2、杆状物体: • 目的：测定杆状物体的重心 • 器材：杆状物体
方法： • 用两手指（或用两相同材质的细杆）平端起杆状物，见右图（b）。 • 当两手指（或用两相同材质的细杆）相互逐渐靠近时，则摩擦力小的一边先滑动。 • 当两手指（或用两相同材质的细杆）相遇时，则相遇点即为杆状物体的重心处。
思考的问题 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
第二讲 压强的分析与测量方法
压强的定义： 物体单位面积上受到的压力称作压强 即： 垂直作用在物体表面上的力称作压力， 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。 牛/米2有一个专门名称，为帕斯卡，简称帕， 用Pa表示。 1帕=1牛/米2
探究一定质量的气体，在体积不变的情况下，其压强与温度的关系。探究一定质量的气体，在体积不变的情况下，其压强与温度的关系。 DIS 实验
思考的问题 1.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? 3.液体的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
1. 用工具直接测量长度量----米尺（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℃)
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 钢丝伸长 △L=K(y– y0)/2D 称A=2D/K,为光杠杆的放大倍数。
5. 用霍尔传感器法测量位移 变化量 霍尔原理如左图所示，通过测定霍尔传感器上输出的电压大小来判断霍尔元件在磁场中的位移变化量。右图为实验的装置图。
6. 用声速法测量长度 • 共振干涉法 υ= ƒλ, |l1–l2|= λ/2 • 相位比较法 Δφ=2πƒl/υ， 由于υ=ƒ λ ，则 Δφ=2πl/λ。 当 2πl1/λ–2πl2/λ 时, l1–l2=λ/2 • 时差法 υ=(L1–L2)/(T1–T2)
8.用测电阻的方法测量位移变化量 电阻上b点的位移即引起电阻值的变化；反之，通过测定电阻的变化则能得到位移的变化量。
9.用测电容的方法测量位移变化量 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 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。
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：Iθ=I0sin²β/β²¸ (β=παsinθ/λ) 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······)，αsinθ=αx/D=λ，α=λD/x （x为一级暗条纹到中央亮条纹中心的距离）。
14.光栅衍射法 当光栅到观察屏的距离足够大时， dsinθ=kλ，(d=a+b)，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? 2.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?
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： 1、托盘天平（精度0.25g） 2、物理天平（精度0.01g） 3、分析天平（精度0.02g） 4、光电天平（精度0.0001g） 5、电子天平（精度0.01— 0.0001g）
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。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。
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。
4、2、4 用液压法测大质量 根据帕斯卡原理，可用右图制成液压秤。图中的mQ和mr分别表示被测物和标准砝码的质量，A1和A2分别表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： mQ=mrA1/A2
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 用天平和比重瓶测气体的密度 ρ=(m1–m2)/V 用流体静力称衡法测固体的密度 ρ=m1ρ0/(m1–m2) 如果将上述固体浸没在某待测液体中，设天平平衡时的砝码示值为M3，则可求待测液体的密度ρ´，它等于 ρ´=(m1–m3)ρ0/(m1–m2) 5. 用比重瓶法测液体的密度 比重瓶的容积 V=(m3–m1)/ρ0 待测液体的密度 ρ=(m2–m1)ρ0/(m3–m1) 同样可用比重瓶法测量微小颗粒固体的密度 ρ=m1ρ0/(m1+m2–m3) 4、3、1 测量密度的一般方法
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） • 右图所示，用气筒将皮球打足气，称出皮球的质量m1。 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? 2.测量物体质量的方法有哪些? 各具有的测量原理是怎样的?
第五讲 分析和测量温度的各种方法
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 RT=ρl/s=a0eb/T/s=aeb/T 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。
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? 2.测量温度的常用方法有哪些? 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,右图为电子节拍器的面板图
思考的问题 1.常用测量时间的工具有哪些?
第七讲 分析和测量电流、电压和电阻的各种方法
