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第一章力学实验技术1

一、常用仪器的使用和维护1

技术1

（一）长度测量仪器1

（1）米尺1

（2）游标尺1

目 录1

（3）测定密度小于1g/cm3

（2）测定密度大于1g/cm3

（3）千分尺（螺旋测微器）3

（5）读数显微镜（比长仪）5

（4）千分表5

（二）质量测量仪器7

（1）天平的分类和等级7

（2）分析天平9

（3）物理天平14

（4）托盘天平15

（5）扭力天平16

（6）焦利秤17

（7）砝码17

（8）其他称衡仪器19

（三）时间测量仪器19

（1）停表19

（2）光电数字计时器21

器23

（3）打点计时及音叉计时仪23

（4）频闪计时装置26

（四）气垫装置27

（1）气垫导轨系统27

（2）气垫平台（气桌）30

二、实验的调节和测量技术31

（一）对实验仪器装置进31

行调节的要点31

（1）调节要有目的31

（2）要明确调节的要求31

（3）要有步骤地调节33

（1）尽可能准确，减小测量35

误差35

（2）以最小的代价达到实验35

所要求的精确度35

的原则35

（二）实验测量时应遵循35

（6）注意判断和确认测量结36

是否合理36

果的正确性36

（三）密度测定实验36

夫36

量或主要因素上面下功36

（4）在影响实验结果的关键36

公式中所表示的物理量36

（3）使实际测得的就是测量36

（5）要随时判断测得的数据36

（1）测定规则物体的密度37

的不规则物体的密度37

的不规则物体的密度39

（4）根据阿基米德原理，用40

比较法测定液体的密度40

（5）用比重瓶测定小块固体41

的密度41

度42

（6）用比重瓶测定液体的密42

（7）用比重瓶测定空气的密43

度43

（8）其他测定密度的方法44

（四）杨氏弹性模量测定47

实验47

（1）用金属丝的伸长测定杨47

氏模量47

（2）用梁的弯曲测定杨氏模52

量52

（五）单摆实验54

（1）用单摆测定重力加速度54

关系58

（3）观测单摆周期与摆角的58

（2）用单摆的摆长差测定重58

力加速度58

（六）自由落体实验59

（1）用自由落体测定重力加59

速度（光电计时）59

（2）检验自由落体是匀加速63

运动，测定重力加速度63

（火花计时）63

（七）气垫导轨上的运动65

学和动力学实验65

（1）匀速运动（火花计时）65

时）66

（2）匀加速直线运动（光电计66

（3）验证牛顿第二定律68

（八）刚体转动实验69

（1）检验刚体转动定理69

（2）检验刚体转动惯量的平72

行轴定理72

（3）观测刚体的转动惯量随73

其质量、质量分布和转73

动轴不同的改变73

（4）测定刚体的转动惯量73

动量守恒定律74

的完全非弹性碰撞验证74

（1）用气垫导轨上两个滑块74

（九）碰撞实验74

（5）检验刚体的转动是否匀74

角加速度运动74

（2）用气垫导轨上两个滑块76

的弹性碰撞验证动量守76

恒定律76

（3）用悬柱的碰撞验证动量76

守恒定律76

（十）简谐振动实验78

（1）考察气垫导轨上弹簧振78

子简谐振动的周期与振78

子有效质量的关系78

周期公式80

（2）验证竖直的弹簧振子的80

（3）观测弹簧振子的运动学81

特征81

（4）测量弹簧振子的机械能83

（十一）气垫导轨上弹簧83

振子的阻尼振动83

实验83

（1）确定阻尼振动的性质和83

规律83

置的关系86

（2）考察复摆周期与摆轴位86

回转半径86

（1）测定复摆的转动惯量和86

（十二）复摆实验86

（2）测定阻尼振动的阻尼度86

（3）对复摆周期进行微调的87

方法87

（4）组装和调节开忒可逆摆89

的方法89

（十三）弦的振动实验89

（1）观察弦上的驻波89

（2）用弦上的驻波测定音叉90

频率90

（1）表示物体形状的几种图91

（一）看图和制图91

三、实验室技术91

（2）怎样看三视图92

（3）图上一般技术要求的标94

志94

（4）零件图的看图步骤97

（5）怎样画零件图98

（6）装配图的识读方法及步99

骤99

（二）锯割100

（1）手用钢锯条和锯弓100

（2）锯割方法101

（三）锉103

（3）木工锯103

（1）锉刀104

（2）锉削方法106

（3）锉削操作注意事项109

（四）钻孔110

（1）钻头110

（2）钻孔机械111

（3）钻头的安装和取出113

（4）钻孔操作方法113

用冷却润滑液116

（5）钻削精度、光洁度及钻削116

（6）锪孔和铰孔117

（7）木工钻118

（五）攻丝和套丝119

（1）螺纹119

（2）用丝锥攻丝120

（3）板牙和套丝124

（六）粘接（粘合）126

（1）粘接的应用126

（2）粘合剂（胶粘剂）126

和构成127

（一）力学实验室的特点127

（1）力学实验室的特点127

四、力学实验室的布局和设127

计127

（2）力学实验室的构成128

（二）一般力学实验室的128

布置和设计128

（1）对力学实验室的一般要128

求128

（2）对力学实验室的桌、凳、128

柜的要求128

（三）特殊实验室的布置129

和设计129

（1）对天平室的要求129

（4）对计算机室的要求130

（2）对气垫室的要求130

（3）对选修实验室的要求130

（四）辅助实验室的布置131

和设计131

（1）对金工工作室的要求131

（2）对空气压缩机室（鼓风机131

室）的要求131

（3）对贮藏室的要求131

（五）力学实验室的安全132

（1）安全规范132

（2）急救措施132

（1）玻璃棒式液体温度计133

技术133

（一）温度计133

一、常用仪器的使用和维护133

第二章热学实验技术133

（2）热电偶138

（3）金属电阻温度计139

（4）半导体温度计141

（5）辐射高温计141

（二）量热器142

（1）简易量热器143

（2）水量热器143

（3）冰量热器144

（4）蒸汽量热器144

（5）真空量热器144

（6）同步量热器145

（三）加热器和恒温器146

（1）酒精灯146

（2）煤气灯146

（3）喷灯147

（4）电炉148

（5）水浴锅148

（6）高温电炉149

（7）电热恒温干燥箱150

（四）控温器151

（1）水银触点式控温器151

（2）固体膨胀式控温器152

（4）半导体控温器153

（3）热电偶控温器153

（1）容器154

（五）玻璃器具154

（2）量器155

（3）干燥器156

二、实验的调节和测量技术156

（一）热学实验中的温度156

测量和控制156

（1）平衡计温156

（2）控制热学系统温度的方157

法157

（3）控制环境温度的方法159

的温度的方法161

（4）测量变化中的某一时刻161

（二）热学实验中的热量162

计量162

（1）根据热容和温度变化量162

计量热学系统所传递的162

热量162

（2）热学系统散热（吸热）量163

的计量163

（3）牛顿冷却定律163

量交换的途径164

传递的方法164

（1）减少热学系统与外界热164

（4）用电热功率计量热量164

（三）控制热学系统热量164

（2）控制热量的流向165

（四）修正热学系统散热165

的方法165

（1）粗略修正散热165

（2）修正热量166

（3）修正终温167

（4）使散热时间为零168

（5）检核散热修正的方法169

法170

（1）用冷却曲线求K170

（五）求散热系数K的方170

（2）用自然冷却过程中两点171

的温度求K171

（3）用积分的近似计算求K172

（4）把系统温度提高后求K172

（5）用绝热升温系数求K173

（六）热学实验中的实验173

方案选择和参量选173

择173

（1）热学实验的实验方案选173

择173

（2）热学实验中的参量选择174

熔解热175

（1）用混合量热法测定冰的175

（七）相变潜热测定实验175

（2）用混合量热法测定水的179

汽化热179

（八）比热容测定实验180

（1）用混合量热法测定金属180

的比热容180

（2）用混合量热法测定不良182

导体的比热容182

（3）用冷却法测定液体的比183

热容183

（4）用冷却法测定金属的比186

热容186

导体的导热系数188

（九）导热系数测定实验188

（1）用稳态平板法测定不良188

（2）测定金属的导热系数190

（十）热功当量测定实验191

（1）用电热法测定热功当量191

（2）用机械功与热量的转换193

测定热功当量193

（十一）固体的线膨胀系195

数测定实验195

（1）测定0～300℃之间金属195

的平均线膨胀系数195

的平均线膨胀系数196

（2）测定0～100℃之间金属196

（十二）液体的粘滞系数197

测定实验197

（1）用落球法（斯托克斯公197

式）测定液体的粘滞系数197

（2）用毛细管粘滞器测定液199

体的粘滞系数199

（十三）表面张力系数测202

定实验202

（1）用拉平平板法测定水的202

表面张力系数202

定水的表面张力系效203

（2）用毛细管中液面升高测203

（十四）观测在空气中悬204

浮的油滴的布朗204

运动204

三、实验室技术206

（一）玻璃加工技术206

（1）玻璃管的切割方法207

（2）玻璃管的热加工207

（3）玻璃管的连接213

（4）玻璃的磨加工213

（5）在玻璃上作标记213

（2）几种常用的洗涤液214

（1）一般方法214

（二）玻璃器具的洗涤方214

法214

（3）玻璃器具的干燥215

（三）玻璃工操作的辅助215

工具215

（1）钳夹工具215

（2）打孔器216

四、热学实验室的布局和设217

计217

（一）热学实验室的特点217

和构成217

（1）热学实验室的特点217

（三）特殊热学实验室的218

柜的要求218

（2）对热学实验室的桌、凳、218

布局和设计218

（1）水银室218

（2）热学实验室的构成218

求218

（1）对一般热学实验室的要218

布置和设计218

（二）一般热学实验室的218

（1）安全规范219

（五）热学实验室的安全219

（3）贮藏室219

（2）清洗室219

（1）玻璃工作室219

和设计219

（四）辅助实验室的布局219

（2）选修实验室219

（2）急救措施221

第三章 电磁学实验技术223

一、常用仪器、仪表的使用、维护223

和检修技术223

（一）标准器具223

（1）对标准器具的要求223

（2）标准电池223

（3）标准电阻器223

（4）标准电容器228

（5）标准电感器230

（二）模拟式指示仪表231

（1）磁电式仪表231

（2）磁电式检流计234

（3）电磁式仪表237

（4）电动式仪表238

（5）铁磁电动式仪表238

（6）静电式仪表239

（三）比较式仪器240

（1）直流单电桥240

（2）直流双电桥242

（3）交流电桥245

（4）直流电位差计249

（5）交流电位差计250

（四）数字式仪表251

（1）数字电压表252

（2）数字万用表254

（3）数字频率计255

（4）数字式Q表258

（五）常用电子仪器272

（1）低频正弦信号发生器272

（4）示波器273

（2）高频正弦信号发生器274

（3）函数发生器276

（5）晶体管特性图示仪286

（6）电子管电压表290

（7）晶体管万用表292

（六）常用磁测仪器294

（1）电子磁通计294

（2）霍耳效应测场仪296

（3）磁通门磁强计299

（4）超导量子干涉器件磁强299

计299

（七）传感器301

（1）物理型传感器302

（2）化学型传感器302

（4）传感器的发展趋势303

（3）生物型传感器303

（八）检修技术304

（1）电表304

（2）常用电子仪表308

（3）其他仪器313

二、实验的调节和测量技术314

（一）伏安法314

（3）选择两种联接电路的原315

则315

（2）电流表内接的电路315

（1）电流表外接的电路315

（4）选择电压表和电流表的316

量程316

（5）检查电路和测试的经验316

（二）电桥法317

（1）用单电桥测量电阻317

（2）用双电桥测量低电阻321

（3）交流电桥法322

（三）补偿测量法324

（四）示波测量法328

（1）电压的测量328

（2）用椭圆法测量相位差329

差331

（3）用双踪示波器测量相位331

（4）用示波器显示的半波个332

数测量频率332

（5）用利萨如图形测量频率332

（6）用亮度调制法测量频率333

（7）用示波法显示磁滞回线334

（五）冲击法336

（六）霍耳效应法341

（七）谐振法342

工艺347

（1）识图步骤347

（二）电路图的识别347

（一）印刷电路板的制作347

三、实验室技术347

（2）电气图形符号348

（三）焊接技术354

（1）焊接前的准备工作354

（2）焊接方法和要求356

（四）抗干扰和屏蔽356

（1）干扰源357

（2）屏蔽357

四、电磁学实验室的基本设363

备363

（一）电磁学实验的特点363

（二）布局和设计364

（四）直流稳压电源365

（三）安全用电365

（五）恒流源366

（六）音频稳定电源367

（七）交流稳压器369

五、常用电磁器件和材料370

（一）电阻器、电位器、电370

容器、电感器370

（1）电阻器370

（2）电位器372

（3）电容器372

（4）电感器374

（1）半导体二极管375

（二）半导体器件375

（2）结型晶体管377

（3）场效应晶体管378

（4）半导体器件的型号380

（三）集成电路、运算放大380

器380

（1）集成电路380

（2）运算放大器383

（四）电子示波管385

方法386

（3）荧光屏386

（4）我国示波器型号的命名386

（1）电子枪386

（2）偏转系统386

（五）电子开关387

（六）亥姆霍兹线圈387

（七）螺线管、螺线环388

（1）螺线管388

（2）螺线环388

（八）电磁铁389

器390

（1）电容放电式脉冲磁场发390

生器390

（十）小型脉冲磁场发生390

（九）超导磁体390

（2）可控硅脉冲电压发生器391

（十一）康铜、锰铜电阻合391

金391

（1）参考成分391

（2）主要性能392

（3）线材规格及漆膜厚度392

第四章光学实验技术396

一、常用光学器件、光学仪396

器的使用和维护技术396

（一）常用光学器件396

（1）反射镜396

（2）透镜396

（3）偏振片396

（4）波片397

（5）光栅398

（二）常用光学仪器399

（1）平行光管399

（2）自准直目镜、自准直望399

远镜和自准直显微镜399

（3）测微目镜402

（4）望远镜403

（5）读数显微镜404

（6）光具座406

（7）光学平台406

（8）分光计407

（9）单色仪410

（10）全息凹面光栅单色仪411

（11）陆末－布洛洪光度计412

（12）迈克耳孙干涉仪413

（13）法布里－珀罗干涉仪415

（三）光学仪器的维护技术417

二、实验的调节和测量技419

术419

（一）光学系统成像质量419

检验技术419

（1）星点孔的制作法420

（2）星点检验的判别技术及420

像差检验420

（2）干涉法421

（1）凹面反射镜法421

（二）光学元件表面光洁421

度的检验技术421

（三）光学系统焦距的测423

量技术423

（1）平行光管法424

（2）横向放大率法（阿贝法）425

（四）光学系统放大率的427

测量技术427

（1）放大镜放大率的测量427

（2）显微镜放大率的测量428

（3）望远系统放大率的测量429

（1）实验原理430

（五）全息照相技术430

（2）全息照相的条件431

（3）实验操作技术要点432

（六）摄谱仪的调节技术434

（1）棱镜摄谱仪435

（2）光栅摄谱仪435

（3）摄谱仪的常用附件437

（4）拍摄照相438

（5）定性检鉴439

（6）定量分析440

（7）直读式摄谱仪441

量技术442

（七）光学系统光度的测442

（1）照度计法443

（2）分布光度计法444

（3）积分球法444

（4）球形光度计法445

（八）光学系统色度的测445

量技术445

（1）色标测色法446

（2）光电测色计法446

（3）三色目视色度计法447

（九）球面曲率半径的测448

量技术448

示技术450

（十）光强测量的数字显450

（十一）衍射测量技术451

（1）实验原理451

（2）测量物体的变形452

（3）测量细丝的直径452

（十二）研究磁光效应的452

实验技术452

（十三）分光计调节技术454

（1）调节关键455

（2）调节步骤455

（十四）综合光学干涉仪456

的调节技术456

（3）使用方法456

三、实验室技术459

（一）照相技术459

（1）照相机459

（2）潜像的获得461

（3）感光底片及其处理462

（4）印相465

（5）放大466

（二）光学元件的胶合技467

术467

（三）粘接技术468

（1）科化501粘接剂（KH501）468

（2）502粘合剂469

（3）914室温快速硬化环氧470

粘接剂470

（4）塑料粘合剂470

四、实验室基本设备471

（一）光学实验的特点471

（二）布局原则471

（1）通风与空调471

（2）防振472

（3）防潮472

（4）上下水472

（5）供电472

（1）白炽灯473

（三）常用光源473

（2）高压汞灯473

（7）底片制作室473

（6）清洗实验室473

（8）底片冲洗室473

（3）低压汞灯474

（4）钠光灯474

（5）空心阴极灯474

（6）氘灯474

（7）氦－氖激光器475

五、常用光学器件和材料476

（一）滤光片476

（二）棱镜476

（1）圆孔光阑479

（2）隙缝光阑479

（三）保护玻璃479

（四）光阑479

（五）光学晶体480

（1）碱卤化合物480

（2）金属铊和卤族元素化合480

物的单晶480

（3）碱土480

（4）氧化物晶体481

（六）光学塑料481

（1）机械泵483

（一）真空泵483

第五章近代物理实验技术483

一、真空技术483

（2）扩散泵485

（二）真空计486

（1）热偶真空计486

（2）电离真空计486

（三）真空测量487

（1）检漏487

（2）测量机械泵的抽气速率487

（5）结束工作488

二、低温物理实验技术488

（4）试制氖放电管488

（3）测量扩散泵的真空度488

（一）液态氮489

（二）液态氦489

（三）低温恒温器490

（1）第一类恒温器490

（2）第二类恒温器490

（四）低温温度计490

（五）温度测量491

（六）低温液体的使用491

（七）低温下固体热导率492

的测量492

（1）实验原理492

（2）仪器装置493

（4）实验操作技术要点494

（3）误差分析494

三、红外光谱技术495

（一）实验技术495

（1）辐射源495

（2）检测器496

（二）仪器装置496

（1）红外分光光度计496

（2）色散型仪器497

（3）非色散型仪器497

度计498

（6）傅里叶变换干涉分光光498

（5）正滤波型非色散分析器498

（4）负滤波型非色散分析器498

（三）试样处理500

（1）气体500

（2）液体和溶液500

（3）试样池厚度500

（4）薄膜试样501

（5）研糊501

（6）压片技术501

（7）衰减全反射502

（8）红外探头502

（四）定量分析502

（1）近红外区503

构的关系503

（五）红外光谱与分子结503

（2）中红外区504

（3）远红外区504

四、X射线技术504

（一）X射线的产生504

（二）仪器装置506

（1）准直器506

（2）滤波器506

（3）检测器507

（三）X射线衍射507

（4）样品制备508

（3）X辐射的选择508

（2）照相机508

（1）衍射图508

（5）自动衍射仪509

五、激光技术509

（一）概论509

（二）激光器510

（1）固体激光器510

（2）二氧化碳激光器513

（3）氩离子激光器515

（4）半导体激光器516

（5）氦－氖激光器518

六、磁共振技术520

（一）核磁共振（NMR）521

（1）强磁场中的稳态吸收法522

（2）弱磁场中的自由进动法524

（二）电子自旋共振（ESR）526

（1）实验原理526

（2）仪器装置527

（3）观测ESR信号527

（4）测定ESR谱线宽度527

（5）测定朗德因子g529

（三）光泵磁共振530

（1）实验原理530

（2）仪器装置531

七、电子衍射技术533

（1）中央处理机535

（2）程序存贮器535

八、单片微型计算机技术535

（一）结构原理535

（3）数据存贮器536

（4）I/O接口536

（5）定时／计数器536

（二）分类与特点536

（三）MCS-48系列单片538

机结构538

（1）运算器538

（2）程序存贮器538

（3）数据存贮器540

（4）输入输出接口541

（5）程序计数器PC542

（6）程序状态寄存器PSW543

（7）条件分支逻辑543

（8）中断逻辑544

（9）定时／计数544

（10）时钟脉冲源544

（11）引脚图544

（四）MCS-48系列单片545

机指令系统545

偶然误差——标准偏差547

（2）多次等精度测量结果的547

（1）测量误差547

（一）测量误差的计算547

计算547

一、测量误差和有效数字的547

第六章常用数据处理方法和技巧547

（3）计算标准偏差的近似方548

法548

（4）多次不等精度测量结果549

的偶然误差549

（5）一次测量结果的误差549

（6）误差的传递和合成550

（7）t分布和置信水平552

（8）坏值的剔除553

（2）误差确定有效数字554

（二）测量结果的有效数字554

（1）有效数字的定义554

（3）有效数字四则运算的规555

则555

（4）函数运算的有效数字取556

位556

二、曲线的拟合和求值557

（一）作图法557

（1）作图法的特点557

（2）常用的作图坐标纸557

（3）作图规则560

（4）在图上求值562

（5）校准曲线565

（6）直方图567

（7）曲线改直567

（二）回归法568

（1）一元线性回归568

（2）二元线性回归571

（3）多项式回归572

（三）逐差法572

（1）一次逐差572

（2）二次逐差573

（四）平均法575

（1）拟合直线575

（2）拟合二次曲线576

（一）常用的近似计算方577

法577

（1）利用微分进行近似计算577

三、近似计算577

（2）积分的近似计算578

（3）方程的近似解579

（4）内插580

（5）外推580

（7）利用一些基本数学公式581

（8）估算581

作近似计算581

展开作近似计算581

（6）利用函数在一点附近的581

（二）常用的近似计算公582

式582

（1）常用函数的幂级数展开582

式582

（2）参考函数583

附 录584

一、一些金属固体材料的性584

质584

二、一些非金属固体材料的586

性质586

三、一些液体和气体的性质588