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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/cm 3

（2）测定密度大于1g/cm 3

（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K 170

（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K 171

（3）用积分的近似计算求K 172

（4）把系统温度提高后求K 172

（5）用绝热升温系数求K 173

（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g 529

（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PC 542

（6）程序状态寄存器PSW 543

（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