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第二章 预备知识 第一节 物理实验仪器基本知识 一、长度测量仪器 1、游标卡尺 游标卡尺是利用游标原理进行测量的一种通用量具，可以测量工件的内外尺寸、宽度、厚度、深度等。游标卡尺可分为三用卡尺、两用卡尺、双面卡尺和数显卡尺等。三用卡尺主要由主尺、游标和深度尺组成。见图2.1。 图2.2中主尺最小刻度的长度为1mm，游标上的最小刻度代表0.02mm，游标上的“1、2、3……”等数字分别代表0.10 mm、0.20 mm、0.30 mm……。读数时，先看游标上的“0”线靠近哪一条主尺刻线，读出毫米数；然后判断游标上的哪一条刻线与主尺上某刻线对得最齐，游标上此刻线左边的数字乘以0.10 mm，加上数字右边（对齐的刻线左边）的格数乘以0.02mm，是从游标上读的数；主尺读数和游标读数相加，就是待测物体的尺寸。 例：图22所示游标卡尺游标上的最小刻度代表0.02mm，读出l的值。 l=21.44mm 2、千分尺 千分尺（螺旋测微计）是利用精密螺旋副进行测量的一种量具。千分尺按用途不同可分为外径千分尺、内径千分尺和深度千分尺等。外径千分尺由尺架、测砧、固定套管、微分筒、精密螺杆等组成。见图2.3。 以移动量为25 mm的千分尺为例（图2.4），在其固定套管上刻有一条水平刻线。水平刻线上方（或下方）有25个刻线，间距为1 mm，水平刻线的下方（或上方）靠右错开0.5 mm刻有24个刻线，微分筒的边缘作为毫米和半毫米的读数基准。微分筒上刻有50个刻线，精密螺杆的螺距是0.5 mm，当微分筒旋转一个刻线时，微分筒沿水平方向移动了0.01 mm，即微分筒上最小刻度的示值是0.01 mm。读数时需要估计到最小刻度的十分之一，即估读到0.001 mm。 使用方法： （1）注意：夹紧被测物体时，不能旋转微分筒，应该转动微分筒末端的手柄，当听到“咔咔”的响声后，停止转动。松开时才能旋转微分筒。 （2）测量时，必须先对千分尺进行零点校准。轻轻转动微分筒末端的手柄，使螺杆和测砧接触，此时，如果微分筒的零线和固定套管的水平刻线对齐，且微分筒的边缘与固定套管的零线重合，则千分尺的零点误差为0.000 mm；若微分筒的零线在固定套管的水平刻线之上，则零点误差为正值；若微分筒的零线在固定套管的水平刻线之下，则零点误差为负值；其大小由微分筒零线偏离固定套管水平刻线的格数确定。 （3）用完后，使螺杆和测砧之间留有一定间隙，并用锁紧纽锁紧。 例：见图2.5，读出千分尺的零点误差。 左图：-0.004 mm；右图：+0.011 mm。 例：读出图2.6千分尺的读数。 左图：4.685 mm；右图：1.975 mm。 3、百分表 百分表是用齿轮齿条机构，将测杆的微小位移转变成指针的角位移，由指针在刻度盘上指示位移的值。刻度盘上最小分度值为0.01 mm，估读到0.001 mm。 见图2.7。 二、质量测量仪器 1、物理天平 物理天平的构造见图。其砝码质量由1g到500g，1g以下用游码，使用游码能准确读到0.1g，估读到0.01砝码和移动游码g。见图2.8。 物理天平的操作步骤是： （1）调水平。转动底座下面的调节螺母，直到水平仪的气泡位于中间。 （2）调零点。将两个秤盘的挂钩同时挂在横梁两端的刀口上，再将游码移至零点，转动升降旋钮升起横梁，观察指针摆动，若指针摆动左右对称，说明天平零点已经调好。若指针摆动不对称，应立即放下横梁，调节横梁两端的平衡螺母，直到指针摆动对称为止。 （3）称衡。按照“左物右码”的原则操作，升起横梁观察指针摆动是否对称，若不对称，则放下横梁，使用镊子从大到小依次更换砝码，小于1时g时移动游码。反复操作，直至指针摆动对称。砝码质量和游码读数之和即为物体质量。 （4）称量结束。制动天平，取下物体，砝码放回盒中，使秤盘的挂钩脱离横梁的刀口。 2、电子天平 电子天平由称量传感器、电子线路和数码显示等几部分组成。电子天平具有使用简便、读数方便等特点。 三、电学测量仪器 1、电阻箱 （1）电阻箱的构造和使用 电阻箱由若干个数值准确的固定电阻（用锰铜合金丝绕制）组成，并联在诸如转臂、插塞等转换开关上。电阻的调节可通过转动面板上的六个旋钮来实现，每个旋钮代表不同的档位，以ZX21型电阻箱为例，六个档位分别是×0.1、×1、×10、×100、×1000、×10000。待测总电阻等于各旋钮示数与相应倍率乘积之和。每个档位允许通过的电流是不同的。 （2）电阻箱的准确度 电阻箱不同档位的准确度等级不同，ZX21型电阻箱的准确度等级见下表。 表2.1