识别合适的仪器
- 当计划一项实验时,第一步是确定所需的仪器
- 每个实验都有自己独特的一套仪器
- 仪器是进行实验所需的设备
- 这包括你测量的内容和你测量的方式
- 常用仪器包括:
- 米尺-用来测量距离和长度
- 天平-测量质量
- 量角器——用来测量角度
- 秒表——用来测量时间
- 安培计-测量电流
- 电压表-测量电位差
- 更复杂的仪器,如千分尺螺旋规和游标卡尺,可以用来更准确地测量长度
科学实验中使用的仪器实例
- 所需的仪器取决于你要测量什么
- 下面的表格显示了一些例子
设备表
数量 | 装置 |
长度 | 米尺,千分尺,游标卡尺 |
质量 | Top-pan平衡 |
角 | 量角器 |
时间 | 秒表 |
温度 | 温度计 |
潜在的差异 | 电压表 |
当前的 | 安培表 |
频率 | 示波器 |
- 下面是一个用于测量铝块比热容的仪器示例:
测量比热容的仪器
- 这包括:
- 该物质的一块(最好质量为1kg),或在流体的情况下,含有该流体的已知质量的烧杯
- 一个温度计
- 合适的加热器(如浸入式加热器)
- 电源
- 一个焦耳计或伏特计,安培计和秒钟(我假设我们有后者)
- 电线和连接器
仪器的量程和分辨率
- 所有仪器都有范围而且决议
- 范围是最高而且最低仪器所能测量的价值
- 决议是最小的增量仪器可以测量
- 文书决议的例子有:
实验仪器 | 典型的决议 | 典型的范围 |
米的统治者 | 1毫米 | 0 ~ 1m |
游标卡尺 | 0.1毫米 | 0 - 300mm |
千分尺螺旋规 | 0.01毫米 | 0 - 25mm |
Top-pan平衡 | 0.01克 | 0 - 0.1克 |
量角器 | 1° | 0 - 180° |
秒表 | 0.01秒 | 0 - 9小时59分59.99秒 |
温度计 | 1°C | - 10℃- 110℃ |
电压表 | 1mv - 0.1 V | 0 - 1000v |
安培表 | 1ma - 0.1 A | 0 - 10a |
示波器 | 1赫兹 | 0 - 200mhz |
- 这些只是这些设备的范围和分辨率的例子
- 例如,一些万用表可能有一个更大或更小的范围取决于他们的型号
- 仪器的分辨率为数字设备提供了绝对的不确定性
- 对于模拟仪器,如温度计、直尺或顶盘天平,不确定度为±一半该决议
工作的例子
下面的图表显示了一种可能的方法来确定杨氏模量的金属在电线的形式。描述一下你如何使用这个仪器来测定金属的杨氏模量。下面的部分在你写答案时应该是有帮助的。
- 要测量的尺寸。
- 用于测量的设备。
- 如何从测量中确定杨氏模量。
步骤1:说明要采取的必要措施
-
- 的直径电线的
- 的初始长度电线的
- 的扩展线的长度(最终长度-初始长度)
- 的质量悬着的物体或者重量应用于电线上
第二步:陈述并解释哪种设备最合适
用于测量电线直径:
-
- 一个千分尺螺旋规或游标卡尺
- 千分尺是最好的,因为它在测量小面积时具有最高的分辨率
用于测量导线的原始长度/延伸长度:
-
- 一个米的统治者或者一个卷尺
- 电线的长度适中,不能用游标尺测量
用于测量延伸:
-
- 旅行的显微镜
- 这些是用来测量长度的微小变化的
用于测量质量:
-
- 尺度或者一个top-pan平衡
- 顶盘平衡是最好的,因为这有更高的分辨率
- W = mg方程可以用来计算重量
直接测量重量:
-
- 一个牛顿米
- 这是有用的,如果'已知'权重使用和检查报价质量是否准确
步骤3:解释杨氏模量如何从这些测量中确定
-
- 杨氏模量等于梯度应力-应变图(在线性区域)的
- 应力等于:
-
- 应变等于:
地点:
-
- F=重量(N)
- 一个=导线截面积(m2)
- Δl=分机(m)
- l=原长度(m)
- 这种金属的杨氏模量可以用下面的公式计算:
工作的例子
两个数字温度计显示°C的读数。
温度计1:80.13°C
温度计2:42.0°C
哪个温度计分辨率更好?
- 分辨率是由温度计所能读出的最小增量给出的
- 对于温度计1来说,这是0.01°C
- 对于温度计2,这是0.1°C
- 因此,温度计1分辨率更好
考试技巧
考题可以参考不同量程和分辨率的仪器,例如分辨率为0.2 mA的电流表。一定要使用题目中给出的信息,并仔细查看给出的分数。永远不要仅仅假设考试题目中给出的一件乐器的分辨率。
在列出实验设备时,确保你已经提到了每一件设备,即使是像电线和电源这样的小部件