摘要:一、各类仪器仪表使用方法简单呈现;二、各类仪器仪表测量的物理量;三、组合各类仪器仪表能测出哪些物理量;四、思维变换非常规的测量。
关键词:实验器材 使用测量 奇妙组合
获取物理学知识的基本方法是观察和实验,而实验是离不开测量工具的使用。纵观整个初中物理共有测量仪器仪表16类,各有作用和不同的使用方法,当然也有共同点和组合使用时的奇妙之处!
一、各类仪器一览
A.刻度尺
构造:有刻度的尺子。
使用方法:刻度尺是测量物体长度的工具,刻度尺的分度值一般为1mm。刻度尺测量长度是物理实验的基本技能,也是其他测量仪器正确读数的基础。
(1)正确使用刻度尺
①使用前:做到三看,即首先看刻度尺的零刻度是否磨损,如已磨损则应重选一个刻度值作为测量的起点。
其次看刻度尺的测量范围(即量程)。原则上测长度要求一次测量,如果测量范围小于实际长度,势必要移动刻度尺测量若干次,则会产生较大的误差。
最后应看刻度尺的最小刻度值。最小刻度代表的长度值不仅反映了刻度尺不同的准确程度,而且还涉及到测量结果的有效性。量程和最小刻度值应从实际测量要求出发兼顾选择。
②使用时:使用时应注意正确放置和正确观察。
正确放置的关键是做到:尺边对齐被测对象,必须放正重合,不能歪斜;尺的刻面必须紧贴被测对象,不能“悬空”。
正确观察的关键是视线在终端刻度线的正前方,视线与刻面垂直,看清大格及小格数。
(2)正确记录测量结果
一般情况下应估读到最小刻度值的下一位。如学生用三角尺最小刻度是mm,用它测量长2cm的长度,若正好对准在刻度线上时,正确记录应为2.00cm,其中2.0cm是尺面准确读出的数,由于无估读数,需在毫米的10分位上加“0”。
注意:记录测量结果时必须写上相应的单位。
(3)长度单位的换算
应掌握km、m、dm、cm、mm、μm六种单位间的换算。其中km→m→mm→μm每一级都是千进位;m→dm→cm→mm每一级都是十进位。换算的正确写法应该是:换算数字乘以进位比例带进位后的单位。
(4)正确认识误差
①误差产生的原因来自于测量仪器的准确程度、实验原理的局限性、环境与人为的客观因素等。因此,任何测量中的误差是不可避免的。只能努力设法减小误差,不可能消除误差。误差与错误不同,错误是由于方法不当、人为主观因素(读错、记错等)造成的,因此在实验中错误应该避免也能够避免。
②减小误差的途径:选用准确度较高的测量仪器,改进实验方法,熟练实验技能等。在一般实验中,减小误差的有效途径是取多次测量的平均值(这种方法对偶然误差的减小有效)。
B.钟表(停表,机械表,摆钟)
使用方法:使用时注意校零,复位即可!由于在小学就对此有比较深入的了解,在这里就不予详细述说。
C.天平(磅秤,电子台秤,杆秤)
构造:底座 横梁 标尺 刀口 游码 分度盘 指针 平衡螺母 砝码 镊子 铭牌
使用方法:天平放置要水平,游码位“0”再调平,天平平衡勿移动,两盘对调不可行。提取砝码用镊子,物左码右两盘分,移动游码看指针,指针指0示平衡。示数包含两项值,两值相加便完成。天平的使用就在于此。
D.量筒 量杯
使用方法:
1.不能用量筒配制溶液或进行化学反应。
2.不能加热,也不能盛装热溶液以免炸裂
3.量取液体时应在室温下进行。
4.读数时,视线应与液体凹面的最低点水平相切。
5.量取已知体积的液体,应选择比已知体积稍大的量筒,否则会造成误差过大。如量取15mL的液体,应选用容量为20mL的量筒,不能选用容量为50mL或100mL的量筒。
E.温度计体温表
使用方法:
1.使用温度计前要先估计被测物体的温度,选择适当的温度计,测量前要看清温度计的量程和分度值。这样才能正确读出所测量的温度,并且不会损坏温度计。
2.测量时,温度计的液体泡不能与容器器壁、容器底部接触,液体泡要完全浸没在被测液体中。
3.待温度计的液柱稳定后读数。
4.读数时眼睛要平视。
5.读数时,温度计不能离开被测物体读数。
6.体温表略有不同,即使用前要甩几下,要消毒,可以拿出读数。
F.电压表
使用方法:
(1)电压表要和被测的用电器并联。
(2)“+”、“-”接线柱的连接方法要正确。
(3)所用量程的最大测量值必须大于被测电路两端的电压。
(4)正确读取电压表的示数。
在读取电压表的示数时,要先确认电压表选用的是哪个量程,然后根据量程确认刻度盘上每个大格和每个小格表示的电压值,最后看清测量时表针停在哪个大格、哪个小格上,根据指针位置读出所指示的电压值。
G.电流表
使用方法:
1.电流表要串联在电路中。
2.正负接线柱的接法要正确:电流从正接线柱流入,从负接线柱流出。
3.被测电流不要超过电流表的量程。
4.绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。
H.弹簧测力计(弹簧磅秤)
使用方法:
1.观察量程和分度值。
2.检查弹簧是否损坏并调零。
3.用力的方向要沿着弹簧的轴线。
4.所测的力不能超过弹簧测力计的量程。
I.U形压强计
使用方法:
1.使用前注意调节U形压强计的液面到平衡位置。
2.读数时视线相平。
3.证明液体中存在压强的实验时,要注意金属盒,橡皮膜的气密性。
J.电能表
使用注意事项:
单相电能表的主要技术参数中有一项是这样表述的:“电压范围为220V(±30%):表示电压在220V×(1-30%)=154V和220V×(1+30%)=286V之间,电表能够正常工作。”
这就是说如果使用电压小于154v,就不能正常测量了,如果使用电压在154V~286V之间,则可以正常测量。
在一般情况下的电能表使用时,都可以正常测量的,如果超出了电能表额定电压的使用范围,则用电器已经无法正常工作,也无需电能表来计量了。
K.测电笔
使用方法:一定要注意到使用时手要接触到笔尾金属体。
L.水平仪
M.汞气压计无液气压计
N.分贝仪
O.量角器
P.数显硬度计
上面这几种就不予细说。
现在我们来观察和发现这些器材的使用方法,进行一下合理的总结我们会发现:
仪器的使用方法总结起来说:可以归纳为六个字。
会“估”无论测量哪个物理量,首先我们自己要对这个被测量要有个初步的估测,也就是说最起码得知道一个范围,如测电流,我们如果知道个范围就可以减少试触的过程。而测温度,电压等更需要正确的估计。
会“选”在正确估的基础上,我们才好选择合适的器材,从而避免了一些不必要的步骤和损坏器材的可能,如测开水的温度,我们就不能选体温计。如测铅球的质量就不会选天平,而要选电子台秤。
会“放”选好了器材,之后就是要放置了,如天平,量筒,压强计就要放在水平桌面上;而如刻度尺就要沿被测物体的边缘放置。
会“测”放好之后自然就是测量了,而不同的仪器略有不同的测量方法和一些注意事项,如电流表要校零、串联,要注意正负接线柱;电压表要校零、并联,要注意正负接线柱;弹簧测力计要校零,弹簧的伸长方向要和被测力的方向在一条直线上。
会“读”正确的联接和测量之后就是读数,基本上所有的仪器在读数时都要注意一下视线要和刻度线相平,或者说和液面相平如量筒。
会“记”记录数据时一般要有估计值和准确值,当然一定要注意单位。
在学习了这些测量仪器的基础上,最重要的是这些仪器能有什么样的用途和一些奇妙的作用。
常规的应用:
选A.刻度尺我们可测出长度,面积,体积,高度,深度,振幅。
选B.钟表(停表,机械表,摆钟)我们可以测出时间,周期,频率。
选C.天平(磅秤,电子台秤,杆秤)可以测出固体,液体质量。
选D.量筒 量杯可以测出液体体积,固体体积。
选E.温度计体温表可以测出温度,吸热多少。
选F.电压表可以测出电源电压研究串并联电路的电压特点。
选G.电流表可以测出电流,研究出串并联电路的电流特点。
选H.弹簧测力计(弹簧磅秤)可以测出力的大小如重力,浮力,拉力。
选I.U形压强计、M.汞气压计 无液气压计可以测出液体的压强,气体的压强大气压的值。
选J.电能表可以测出使用了多少电能。
选K.测电笔可以测出哪个是零线,哪根是火线。
选L.水平仪可以测出平面是否水平,也可以测出墙是否竖直。
选N.分贝仪可以测出响度的大小。
选O.量角器可以测出角度的大小,研究光的反射定律,折射定律,力臂作图。
选P.数显硬度计可以测出硬度。
上述这些只是最基本的应用,而这些仪器仪表简单组合就可以测出很多的物理量:
如:
选A.刻度尺和B.钟表我们可以测出速度,声速。
选C.天平(磅秤,电子台秤,杆秤)和D.量筒 量杯我们可以测出密度。
选C.天平(磅秤,电子台秤,杆秤)可以测出比热容。
选F.电压表和G.电流表我们可以研究欧姆定律,测出电功率,发热功率,伏安法测电阻。
选A.刻度尺和选C.天平(磅秤,电子台秤,杆秤)和H.弹簧测力计(弹簧磅秤)可以测出固体压强,研究重力和质量的关系,测出机械效率,研究出提高机械效率的方法
选B.钟表(停表,机械表,摆钟)和选J.电能表可以测出电功率。
可以看出组合时可以测出更多的物理量,如果我们进行深入的思考我们还会发现,有很多的仪器仪表可以有很不寻常的用途如:
如我们可以只用天平不用量筒也可以测出密度具体方法为:
1.天平测小石头的密度:
步骤为:
(1)天平测出小石头的质量记为m;
(2)找到一个可以直立于水中的试管,测出质量为;
(3)在一大容器中倒入适量的水,再把小石头放入一可以直立于水中的试管中,当其漂浮时记下其位置,并作一记号;
(4)取出石头,再把试管放入大容器中,并在试管中倒入适量的水,使其再次漂浮时恰好在记号处;
(5)再测出试管和其中水的总质量记为;
(6)则可计算出。
2.天平可以测出牛奶的密度:
步骤为:
(1)取一合适的无刻度的容器,测出其质量记为m;
(2)倒满水测出其质量,记为;
(3)水倒出,擦净倒满牛奶,测出质量记为
(4)可计算出。
上述只是这些实验器材的一些小小妙用,起到抛砖引玉的作用,如果我们勤于动脑,变换思维,我们就能发现更多的奇思妙想。让我们思考吧!
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