大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 預(yù)習(xí)報(bào)告

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 預(yù)習(xí)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 密度測量密度是物體的屬性之一，實(shí)驗(yàn)測定固體密度需要進(jìn)行長度和質(zhì)量的測量。長度和質(zhì)量是基本物理量，其測量原理和方法在其他測量儀器中也常常有體現(xiàn)，如游標(biāo)和螺旋測微（俗稱千分尺）的原理等。測量長度的量具，常用較簡單的有米尺、游標(biāo)卡尺和螺旋測微器。這三種量具測量的范圍和準(zhǔn)確度各不相同，須視測量的對(duì)象和條件加以選用。當(dāng)長度在cm以下時(shí)，需用更精密的長度測量儀器（如比長儀等）或者采用其他的方法（如利用光的干涉和衍射等）來測量。測量物體質(zhì)量時(shí)，需使用天平。天平是物理實(shí)驗(yàn)中常用的基本儀器。我們將通過對(duì)物體密度的測量來學(xué)習(xí)使用長度和質(zhì)量的測量儀器，掌握它們的構(gòu)造特點(diǎn)、規(guī)格性能、讀數(shù)

2、的原理和規(guī)則、使用方法及維護(hù)知識(shí)等，并注意在以后的實(shí)驗(yàn)中恰當(dāng)?shù)倪x擇使用?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測微器及天平的測量原理和使用方法。2、 掌握直接測量量和間接測量量的數(shù)據(jù)處理方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】 游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、分析天平、待測圓柱體?！緦?shí)驗(yàn)原理】圓柱體密度計(jì)算公式如式（1）所示。 （1）式中，m為圓柱體質(zhì)量；V為體積；H為高；D為直徑。只要直接測出D、H、m，即可間接確定。式（1）適用于質(zhì)量均勻分布的圓柱體。但由于被測試件加工上的不均勻，必然會(huì)給測量帶來系統(tǒng)誤差。由于加工的不均勻是隨機(jī)的，所以可以用處理隨機(jī)誤差的方法來減小這種具有隨機(jī)性質(zhì)的系統(tǒng)誤差，即在試件的不同位置多次測量取平

3、均值的方法來處理。液體密度計(jì)算公式如式（2）所示。 （2）液體密度的測量采用比重瓶法，即使用兩個(gè)同體積的比重瓶，一個(gè)比重瓶中裝入水，另外一個(gè)比重瓶中裝入待測液體。分別利用天平稱出兩者以及未裝入液體之前空比重瓶的質(zhì)量，代入式（2）中即可求出待測液體的密度，其中水的密度為已知條件。1.游標(biāo)卡尺如圖1所示，游標(biāo)卡尺有兩個(gè)主要部分，一條主尺和一個(gè)套在主尺上并可以沿它滑動(dòng)的副尺（游標(biāo)）。游標(biāo)卡尺的主尺為毫米分度尺，當(dāng)下量爪的兩個(gè)測量刀口相貼時(shí)，游標(biāo)上的零刻度應(yīng)和主尺上的零位對(duì)齊。如果主尺的分度值為a ，游標(biāo)的分度值為b ，設(shè)定游標(biāo)上n個(gè)分度值的總長與主尺上（ n-1 ）分度值的總長相等，則有 （3）圖1

4、 游標(biāo)卡尺示意圖主尺與副尺每個(gè)分度值的差值即游標(biāo)尺的分度值，也就是游標(biāo)尺的精度（最小讀數(shù)值）： （4）常用的三種游標(biāo)尺有,即精度各為0.1mm、0.05mm、0.02mm。游標(biāo)尺的讀數(shù)方法是：先讀出游標(biāo)零線以左的那條線上毫米級(jí)以上的讀數(shù)L0，即為整數(shù)值；然后再仔細(xì)找到游標(biāo)尺上與主尺刻線準(zhǔn)確對(duì)齊的那一條刻線（該刻線的兩邊不對(duì)齊成對(duì)稱狀態(tài)），數(shù)出這條刻線是副尺上的第條，則待測物的長度（即為小數(shù)值）為 （5）圖2是分度游標(biāo)卡尺的刻度及讀數(shù)舉例。圖上讀數(shù)： 圖2 游標(biāo)卡尺讀數(shù)示意圖螺旋測微器如圖3所示，螺旋測微器是在一根測微螺桿上配一螺母套筒，上有0.5mm分度的標(biāo)尺。測微螺桿的后端連接一個(gè)有50個(gè)分

5、度的微分套筒，螺距為50mm。當(dāng)微分套筒轉(zhuǎn)過一個(gè)分度時(shí)，測微螺桿就會(huì)在螺母套筒內(nèi)沿軸線方向改變0.01mm。也就是說，螺旋測微器的精密度（分度值）是0.01mm。由此可見，螺旋測微器是利用螺旋（測微螺桿的外螺紋和固定套筒的內(nèi)螺紋精密配合）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將測微螺桿的角位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移的原理實(shí)現(xiàn)長度測量的量具。圖3 螺旋測微器示意圖在使用螺旋測微器時(shí)，應(yīng)該檢查零線的零位置，當(dāng)螺桿的一端與測砧相接觸時(shí)，往往會(huì)有系統(tǒng)誤差（讀數(shù)不是零毫米），所以必須先記下螺旋測微器的初讀數(shù)z0，根據(jù)不同情況z0有正負(fù)之分。測量時(shí)將物體放在測砧和螺桿端面之間，轉(zhuǎn)動(dòng)測力裝置，至聽到“咯咯”的響聲為止，兩端面已與待測物緊密接

6、觸。從毫米分度尺上讀出大于0.5mm的部分，0.01mm以上的部分從微分筒邊緣刻度盤上對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)線處讀出，同時(shí)要估讀出0.001mm級(jí)。則待測物的實(shí)際長度為。螺旋測微器讀數(shù)例如圖4所示。L=5.6915.695圖4 螺旋測微器的讀數(shù)示意圖螺旋測微器實(shí)際上是實(shí)驗(yàn)方法中機(jī)械放大法的一種應(yīng)用。假設(shè)微分套筒刻度部分的周長為50mm，刻了50個(gè)刻度，則分度值為1mm的弧長。測量時(shí)當(dāng)測微螺桿位移0.01mm時(shí)，在微分套筒上相應(yīng)變化為1mm，于是微小位移被放大，放大倍數(shù)為。因此，這種裝置使測量精度提高了100倍，這種方法稱為螺旋放大法。凡采用螺旋測微裝置的儀器，如讀數(shù)顯微鏡、測量顯微鏡、邁克耳孫干涉儀等在測量

7、部分中都采用了這種螺旋放大法。分析天平圖5是TG-628A型分析天平結(jié)構(gòu)圖。 橫梁；，支點(diǎn)刀承；. 支力銷；，平衡螺母；. 托翼；，吊耳； ，稱盤；.托盤螺母；.制動(dòng)旋鈕；，墊腳；螺旋腳；騎碼執(zhí)手；指針； 標(biāo)牌圖5 TG-628A型分析天平結(jié)構(gòu)圖和天平配套使用的是一套級(jí)等砝碼，其中最小質(zhì)量的砝碼為1mg，天平還設(shè)有騎碼（游碼）操縱裝置，能搬動(dòng)騎碼正確安放在天平衡量刻度尺上。橫梁上以中間為零，兩側(cè)各有10個(gè)槽口，在010mg以內(nèi)的質(zhì)量變化，都可以通過騎碼執(zhí)手進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用天平應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）調(diào)水平的螺旋腳，使水準(zhǔn)器的水泡移到中心以保證支柱鉛直；2）空載支起橫梁（調(diào)節(jié)制動(dòng)鈕），觀察指針擺動(dòng)情況

8、，若指針不在零點(diǎn)或左右擺動(dòng)格數(shù)不相等，應(yīng)馬上將橫梁制動(dòng)，再調(diào)節(jié)平衡螺母。反復(fù)幾次觀察調(diào)節(jié)，直到調(diào)準(zhǔn)零點(diǎn)?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1.用游標(biāo)卡尺，在圓柱體的不同位置測出高H（不少于6次）。2.利用游標(biāo)卡尺測出圓柱體的直徑D（不少于6次）。3.按要求正確調(diào)節(jié)天平，稱出圓柱體的質(zhì)量m（不少于6次）。4.按要求正確調(diào)節(jié)天平，稱出空瓶質(zhì)量m瓶、（不少于6次）。5.所測數(shù)據(jù)和各儀器的精度都記入自己設(shè)計(jì)的記錄表格中。6.利用所測數(shù)據(jù)求出固體密度與液體密度，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】1、根據(jù)表1、2進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄表1 固體密度的測量次數(shù)測量項(xiàng)123456平均值質(zhì)量（g）高度(mm)直徑(mm)體積(mm3)表

9、2 液體密度的測量次數(shù)測量項(xiàng)123456平均值空比重瓶的質(zhì)量（g）比重瓶和鹽水的質(zhì)量(g)鹽水的質(zhì)量(g)比重瓶和水的質(zhì)量(g)水的質(zhì)量（g）2、固體密度的計(jì)算a、計(jì)算各量的平均值、。b、測定不確定度的估算：， , , , c、結(jié)果表示為：， 3、液體密度的計(jì)算結(jié)果表示為：，【注意事項(xiàng)】1.利用天平稱物體時(shí)，砝碼和物體放在各放到盤的中心處，需增加或減少砝碼必須使用鑷子。2.取或放物體和砝碼，移動(dòng)游碼或調(diào)節(jié)零點(diǎn)時(shí)，都應(yīng)將橫梁制動(dòng)，以免損壞支點(diǎn)刀承上的刀口。3.稱衡完畢要檢查橫梁是否放下，盒中砝碼和鑷子是否齊全。4.比重瓶為玻璃器皿，使用時(shí)注意輕拿輕放?！舅伎碱}】 1.如何用天平來測量不規(guī)則物體的

10、密度？2.鉛板長約10cm，寬約5cm，厚約1mm，其中有5mm左右的圓孔兩個(gè)，為使其體積的測量結(jié)果有四位數(shù)，應(yīng)選用什么測量儀器？實(shí)驗(yàn)二 氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌是為消除摩擦而設(shè)計(jì)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)的裝置，來自氣源的氣在開有密集小孔的導(dǎo)軌表面產(chǎn)生一層氣墊。物體運(yùn)動(dòng)在氣墊上，避免物體與導(dǎo)軌的直接接觸，很大程度上減少了物體與導(dǎo)軌表面的摩擦。利用氣墊導(dǎo)軌可以進(jìn)行許多力學(xué)實(shí)驗(yàn)，如測定速度、加速度，驗(yàn)證牛頓第二定律，動(dòng)量守恒定律，研究簡諧振動(dòng)等?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、利用碰撞特例驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。2、學(xué)習(xí)使用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字毫秒計(jì)?！緦?shí)驗(yàn)儀器】實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要由氣源、氣墊導(dǎo)軌、滑塊（上面裝有檔光片）、光電計(jì)時(shí)系

11、統(tǒng)（光電門、數(shù)字毫秒計(jì)）組成。圖1 氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)示意圖實(shí)驗(yàn)室用“吹塵器”作氣源。氣墊導(dǎo)軌簡稱氣軌，是一條橫截面為三角形的空芯軌道，軌道表面分布著許多小氣孔。氣軌一頭封閉，另一頭裝有進(jìn)氣嘴，氣流從進(jìn)氣嘴流入，通過小氣孔噴出，當(dāng)滑塊置于氣墊之上時(shí)，滑塊與軌道之間形成氣墊，將滑塊浮起，滑塊的運(yùn)動(dòng)可視為是無摩擦的（氣墊的兩端裝有緩沖彈簧，以免滑塊沖出）。整個(gè)導(dǎo)軌安置在矩形梁上，梁下有三個(gè)用來調(diào)節(jié)水平的底腳螺絲。（3）滑塊、（）是實(shí)驗(yàn)中相互碰撞的兩物體，、滑塊的內(nèi)表面可與氣軌密切配合；上部裝有“凹”字形的檔光片，一端裝有緩沖彈簧，另一端粘有尼龍搭扣，一端粘有尼龍搭扣，另一端為光滑端。（4）光電計(jì)時(shí)測速系

12、統(tǒng)由光電門、數(shù)字毫秒計(jì)（包括滑塊上的檔光片）組成。 光電門是計(jì)時(shí)系統(tǒng)的信號(hào)接收裝置，主要由安裝在支架上的小聚光燈和光敏管組成，也有使用紅外發(fā)光二極管和紅外光敏三極管組成的光電門。聚光燈和光敏管對(duì)置于軌道兩側(cè)，工作時(shí)聚光燈發(fā)光，光敏管接收光電信號(hào)。利用光敏管所接收的光照變化來控制毫秒計(jì)的“計(jì)”和“?！?，實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。 光電計(jì)時(shí)器在本實(shí)驗(yàn)的工作特點(diǎn)是：光敏管第一次被遮光，開始計(jì)時(shí)，第二次被遮光，計(jì)時(shí)停止，故計(jì)時(shí)器記錄的是兩次遮光的時(shí)間間隔。x固連于滑塊上的擋光片的有效部分為“凹”字形鋁片，當(dāng)擋光片隨同滑塊通過光電門時(shí)，就使光敏管受到兩次遮光，從而使計(jì)時(shí)器記下一段時(shí)間與此段時(shí)間對(duì)應(yīng)的擋光片的有效寬度，如

13、圖2所示。運(yùn)動(dòng)方向圖2 檔光片運(yùn)動(dòng)示意圖于是滑塊通過光電門的平均速度為 （1）不大，可將近似地視為瞬時(shí)速度。本實(shí)驗(yàn)中，、上的擋光片的有效寬度分別為cm、cm. 毫秒計(jì)的用法此處不再詳述?！緦?shí)驗(yàn)原理】二、速度與加速度物體作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果在時(shí)間間隔內(nèi)，通過的位移為，則物體在的時(shí)間間隔內(nèi)的平均速度V為： （8）當(dāng)趨近于零時(shí)，平均速度的極限值就是該時(shí)刻（或是該位置）的瞬時(shí)速度。當(dāng)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過測量滑塊上的檔光片經(jīng)過光電門的檔光時(shí)間與檔光片的寬度（見圖2），即可求出滑塊在時(shí)間內(nèi)的平均速度v。由于檔光片寬度比較窄，可以把平均速度近似地看成滑塊通過光電門的瞬時(shí)速度。檔光片愈窄，相應(yīng)的就愈小，

14、平均速度就更為準(zhǔn)確地反映滑塊在經(jīng)過光電門位置時(shí)的瞬時(shí)速度。本實(shí)驗(yàn)中，滑塊上的U型擋光片的寬度為cm，條形擋光片的寬度為cm在水平氣軌上的滑塊，如果受到水平方向的恒力作用（這個(gè)恒力由加上質(zhì)量為m的重物來提供），則滑塊在氣軌上作勻加速度運(yùn)動(dòng)。分別測量滑塊通過兩個(gè)光電門時(shí)的初速度和末速度，并測出兩個(gè)光電門的間距S，則滑塊的加速度a 為： （9）又設(shè)重物的質(zhì)量為M，滑塊的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律有： Mg=（m+ M）a （10）則 （11） 【實(shí)驗(yàn)步驟】 二、速度、加速度的測量1檢查光電門，使存儲(chǔ)式數(shù)字毫秒計(jì)處于正常工作狀態(tài)（電腦計(jì)時(shí)器的使用參看說明書）。2觀察勻速直線運(yùn)動(dòng)測量速度輕輕推

15、動(dòng)滑塊，觀察滑塊在氣軌上的運(yùn)動(dòng)，包括和氣軌兩端的緩沖彈簧的碰撞情況。分別記下滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)的速度V1和V2，試比較V1和V2的數(shù)值，若V1和V2之間的差別小于V1（或V2）的1時(shí)，則導(dǎo)軌接近水平，此時(shí)可近似認(rèn)為滑塊作勻速直線運(yùn)動(dòng)；若V1和V2相差較大，可通過調(diào)節(jié)導(dǎo)軌底座螺釘使導(dǎo)軌水平。熟悉測量滑塊的速度。3氣墊導(dǎo)軌調(diào)水平后，根據(jù)表2測量滑塊在導(dǎo)軌上作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)任一位置處的瞬時(shí)速度V。4加速度的測量（1）在滑塊的一端利用掛鉤的絲線加上質(zhì)量為m的物體，讓滑塊在物體的重力作用下運(yùn)動(dòng)，記錄滑塊經(jīng)過兩光電門后計(jì)時(shí)器所顯示的時(shí)間t1、t2或即時(shí)速度V1、V2(取決于電腦計(jì)時(shí)器的功能)，其中，（為

16、擋光片的計(jì)時(shí)寬度）。將數(shù)據(jù)記入表3中，則滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a可按式（9）計(jì)算。（2）利用天平分別測出滑塊與物體的質(zhì)量，根據(jù)式（11）求重力加速度g?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】3速度、加速度的測量數(shù)據(jù)記錄表如下表2、表3。表2 速度的測量數(shù)據(jù)待測量次數(shù) (m) (s，ms)V(m/s)123456平均值表3 加速度的測量數(shù)據(jù)待測量次數(shù) (m)t1(s，ms)t2(s，ms)a(m/s2)123456【注意事項(xiàng)】1.使用氣墊導(dǎo)軌時(shí)，切勿頻繁用手觸碰導(dǎo)軌，以免加大導(dǎo)軌摩擦力。2.進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)軌先通氣，再放滑塊。3.氣泵勿長時(shí)間工作，容易發(fā)熱而導(dǎo)致充氣?！舅伎碱}】1、設(shè)毫秒計(jì)光電門性能正常，但滑塊通過光

17、電門時(shí)出現(xiàn)下列情況：毫秒計(jì)不計(jì)時(shí)；毫秒計(jì)計(jì)時(shí)不停，請(qǐng)問各是什么原因造成的。2、你還能想出驗(yàn)證機(jī)械能守恒的其它方法嗎？ 實(shí)驗(yàn)九 三線擺測量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性大小的量度，它與剛體的質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)。對(duì)于質(zhì)量分布均勻、外形不復(fù)雜的剛體，測出其外形尺寸及質(zhì)量，就可以計(jì)算出其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；而對(duì)于外形復(fù)雜、質(zhì)量分布不均勻的剛體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就難以計(jì)算，通常利用轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)來測定。三線擺就是測量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的基本方法之一。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 學(xué)會(huì)正確測量長度、質(zhì)量和時(shí)間。2. 學(xué)習(xí)用三線擺測量圓盤、圓環(huán)及圓柱繞對(duì)稱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?！緦?shí)驗(yàn)儀器】DH4601轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測試儀1臺(tái)、實(shí)驗(yàn)機(jī)架1套、圓環(huán)1

18、塊、圓柱體2個(gè)等?！緦?shí)驗(yàn)原理】圖1是三線擺實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖1 三線擺實(shí)驗(yàn)裝置圖三線擺是由上、下兩個(gè)勻質(zhì)圓盤，用三條等長的擺線（擺線為不易拉伸的細(xì)線）連接而成。上、下圓盤的系線點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形，下盤處于懸掛狀態(tài)，并可繞軸線作扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)，稱為擺盤。由于三線擺的擺動(dòng)周期與擺盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有一定關(guān)系，所以把待測樣品放在擺盤上后，三線擺系統(tǒng)的擺動(dòng)周期就要相應(yīng)的隨之改變。這樣，根據(jù)擺動(dòng)周期、擺動(dòng)質(zhì)量以及有關(guān)的參量，就能求出擺盤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。當(dāng)下盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，其轉(zhuǎn)角很小時(shí)，其扭動(dòng)是一個(gè)簡諧振動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為： （1）當(dāng)擺離開平衡位置最遠(yuǎn)時(shí)，其重心升高，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有： （2）而： （3） （4）將式（4

19、）代入式（2）得 （5）圖2 三線擺原理圖從圖2三線擺原理圖中的幾何關(guān)系中可得： （6）簡化得 ： （7）略去，且取，則有代入式（5）得： （8）通過式（8）就可求出物體繞中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。式中各物理量的意義如下：為下盤的質(zhì)量；、分別為上下懸點(diǎn)離各自圓盤中心的距離；為平衡時(shí)上下盤間的垂直距離；為下盤作簡諧運(yùn)動(dòng)的周期，為重力加速度（在武漢地區(qū)）。將質(zhì)量為的待測物體放在下盤上，并使待測剛體的轉(zhuǎn)軸與軸重合。測出此時(shí)擺運(yùn)動(dòng)周期和上下圓盤間的垂直距離。同理可求得待測剛體和下圓盤對(duì)中心轉(zhuǎn)軸軸的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： （9）如不計(jì)因重量變化而引起懸線伸長， 則有。那么，待測物體繞中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： （10） 因此

20、，通過長度、質(zhì)量和時(shí)間的測量，便可求出剛體繞某軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。首先調(diào)整下盤水平：將水準(zhǔn)儀置于下盤任意兩懸線之間，調(diào)整小圓盤上的三個(gè)旋扭，改變?nèi)龖揖€的長度，直至下盤水平。圖3 三線擺設(shè)備全圖（2）測量空盤繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)周期：輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)上盤，帶動(dòng)下盤轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以避免三線擺在作扭擺運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生晃動(dòng)。注意扭擺的轉(zhuǎn)角控制在以內(nèi)。打開數(shù)字計(jì)時(shí)器的電源，程序預(yù)置周期為T=30（數(shù)顯），即三線擺來回經(jīng)過計(jì)時(shí)器配套光電門的次數(shù)為T=2n+1次。據(jù)具體要求，若要設(shè)置35次，先按“置數(shù)”開鎖，再按上調(diào)（或下調(diào)）改變周期T，再按“置數(shù)”鎖定，此時(shí)，即可按執(zhí)行鍵開始計(jì)時(shí)，信號(hào)燈

21、不停閃爍，即為計(jì)時(shí)狀態(tài)。當(dāng)物體經(jīng)過光電門的周期次數(shù)達(dá)到設(shè)定值，數(shù)顯將顯示具體時(shí)間，單位“秒”。須再執(zhí)行“35”周期時(shí)，無須重設(shè)置，只要按“返回”即可回到上次剛執(zhí)行的周期數(shù)“35”，再按“執(zhí)行”鍵，便可以第二次計(jì)時(shí)。（當(dāng)斷電再開機(jī)時(shí)，程序從頭預(yù)置30次周期，須重復(fù)上述步驟）。（3）測出待測圓環(huán)與下盤共同轉(zhuǎn)動(dòng)的周期：將待測圓環(huán)置于下盤上，注意使兩者中心重合，按同樣的方法測出它們一起運(yùn)動(dòng)的周期。（4）測出兩個(gè)小圓柱體（對(duì)稱放置）與下盤共同轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T 2。（5）測出上下圓盤三懸點(diǎn)之間的距離和，然后算出懸點(diǎn)到中心的距離和。因下盤對(duì)稱懸掛，使三懸點(diǎn)正好聯(lián)成一個(gè)正三角形。若測得兩懸點(diǎn)間的距離為L，則圓盤的

22、有效半徑R（圓心到懸點(diǎn)的距離）等于。（6）其它物理量的測量：用米尺測出兩圓盤之間的垂直距離和放置兩小圓柱體小孔間距；用游標(biāo)卡尺測出待測圓環(huán)的內(nèi)、外直徑、和小圓柱體的直徑。（7）記錄各剛體的質(zhì)量?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 下盤質(zhì)量 待測圓環(huán)質(zhì)量 圓柱體質(zhì)量表1 累積法測周期數(shù)據(jù)記錄參考表格擺動(dòng)50次所需時(shí)間單位（s）下盤下盤加圓環(huán)下盤加兩圓柱111222333444555666平均平均平均周 期 表2 長度多次測量數(shù)據(jù)記錄表項(xiàng)目 次數(shù)上盤懸孔間 距下盤懸孔間 距待測圓環(huán)小圓柱直 徑放置小圓柱體兩小孔間距外直徑內(nèi)直徑123456 平均2通過公式計(jì)算出；3利用公式計(jì)算出待測圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I

23、1。并與理論值計(jì)算值比較，求相對(duì)誤差并進(jìn)行討論。已知理想圓環(huán)繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式為。4利用公式計(jì)算出待測圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I2。求出圓柱體繞自身軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并與理論計(jì)算值比較，驗(yàn)證平行軸定理。【注意事項(xiàng)】1.圓盤應(yīng)盡可能消除擺動(dòng)之外的振動(dòng)；2.防止游標(biāo)卡尺的刀口割壞懸線。【思考題】1用三線擺測剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，為什么必須保持下盤水平？2在測量過程中，如下盤出現(xiàn)晃動(dòng)，對(duì)周期有測量有影響嗎？如有影響，應(yīng)如何避免之？3測量圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，若圓環(huán)的轉(zhuǎn)軸與下盤轉(zhuǎn)軸不重合，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？4如何利用三線擺測定任意形狀的物體繞某軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量？實(shí)驗(yàn)十一 用拉伸法測楊氏模量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.掌握拉伸法測定

24、金屬楊氏模量的方法；2.學(xué)習(xí)用光杠桿放大測量微小長度變化量的方法；3.學(xué)習(xí)用作圖法處理數(shù)據(jù)。【實(shí)驗(yàn)儀器】LY-1型 CCD楊氏模量測量儀【實(shí)驗(yàn)原理】一、楊氏模量任何固體在外力使用下都要發(fā)生形變，最簡單的形變就是物體受外力拉伸（或壓縮）時(shí)發(fā)生的伸長（或縮短）形變。本實(shí)驗(yàn)研究的是棒狀物體彈性形變中的伸長形變。設(shè)金屬絲的長度為L，截面積為S，一端固定，另一端在延長度方向上受力為F，并伸長，如圖1所示，比值是物體的相對(duì)伸長，叫應(yīng)變。是物體單位面積上的作用力，叫應(yīng)力。 圖1 金屬絲彈性形變圖根據(jù)胡克定律，在物體的彈性限度內(nèi)，物體的應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即 （1）則有： （2）（1）式中的比例系數(shù)E稱為楊氏彈

25、性模量（簡稱楊氏模量）。 實(shí)驗(yàn)證明：楊氏模量E與外力F、物體長度L以及截面積S的大小均無關(guān)，而只取決定于物體的材料本身的性質(zhì)。它是表征固體性質(zhì)的一個(gè)物理量。根據(jù)（2）式，如果能夠把等式右邊各量均測出，楊氏模量便可求得。（1）式中的F、S、L三個(gè)量都可用一般方法測得。唯有是一個(gè)微小的變化量，用一般量具難以測準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)采用LY-1型 CCD楊氏模量測量儀進(jìn)行測量。二、測量原理LY-1型 CCD楊氏模量測量儀如圖2所示。整套實(shí)驗(yàn)設(shè)備包含：鉬絲、立柱、讀數(shù)顯微鏡、CCD攝像機(jī)、視頻監(jiān)視器。 圖2 LY-1型 CCD楊氏模量測量儀 在兩根立柱之間安裝上下兩個(gè)橫梁。金屬絲一端被上梁側(cè)面的一付夾板夾牢，另一

26、端用小夾板夾在連接方框上，方框下旋進(jìn)一個(gè)螺釘?shù)跗痦来a盤，框子的側(cè)面固定一個(gè)十字叉絲板，下梁一側(cè)有連接框的防擺動(dòng)裝置，只需將2個(gè)螺絲調(diào)到適當(dāng)位置，就能夠限制增減砝碼引起的連接框的扭轉(zhuǎn)和擺動(dòng)。立柱旁設(shè)砝碼架，附200g砝碼9個(gè)，100g砝碼1個(gè)，可按需要組成200 g、400 g、600g和300 g、600 g、900 g 等不同序列進(jìn)行等間隔量。懸垂的金屬絲下端連著十字叉絲板和砝碼盤，如圖3所示，當(dāng)盤中加上質(zhì)量為M的砝碼時(shí)，金屬絲受力增加了g（N）。十字叉絲隨著金屬絲的伸長同樣下降。而叉絲板通過顯微鏡的1×物鏡成像在最小分度為0.05 mm的分劃板上，再被目鏡放大，所以能夠用眼睛通過

27、顯微鏡對(duì)做直接測量。CCD攝像機(jī)的鏡頭將顯微鏡的光學(xué)圖像會(huì)聚到CCD（電荷耦合器件）上，再變成視頻電信號(hào)，經(jīng)視頻電纜傳送到圖文監(jiān)視器，即可供幾個(gè)人同時(shí)觀測。采用CCD系統(tǒng)代替眼睛更便于觀測，并且能夠減輕視疲勞。圖3 系統(tǒng)框圖【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）調(diào)節(jié)底腳螺絲，使儀器底座水平（可用水準(zhǔn)器），再用上梁的微調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)夾板的水平，直到穿過夾板的細(xì)絲不靠貼小孔內(nèi)壁。然后調(diào)節(jié)下梁一側(cè)的防擺動(dòng)裝置，將兩個(gè)螺絲分別旋進(jìn)鉛直細(xì)絲下連接框兩側(cè)的“V”形槽，并與框體之間形成兩個(gè)很小的間隙，以便能夠上下自由移動(dòng)，又能避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)和擺動(dòng)現(xiàn)象。（2）將顯微鏡筒裝到支架上，插入磁性座，緊靠定位板直邊。按顯微鏡工作距離大致確定物

28、鏡與被測十字叉絲屏的距離之后，用眼睛對(duì)準(zhǔn)鏡筒，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，對(duì)分劃板調(diào)焦，然后沿定位板微移磁性座，在分劃板上找到十字叉絲像，經(jīng)磁性座升降微調(diào)，使微尺分劃板的零線（或0-1mm之間的其他位置）對(duì)準(zhǔn)十字叉絲的橫線，并微調(diào)目鏡，盡量消除視差。最后鎖住磁性底座。（3）將一個(gè)專用支桿旋進(jìn)攝像機(jī)下的螺紋孔，插入二維調(diào)節(jié)磁性座，使底座的刨光面緊靠定位板直邊，鏡頭對(duì)準(zhǔn)顯微鏡，與目鏡相距約1cm。然后鎖緊支桿。攝像機(jī)的后面板示于圖4。圖4 CCD攝像機(jī)面板示意圖用75視頻電纜線的一端接攝像機(jī)背面的視頻輸出口（VIDEO OUT），另一端接監(jiān)視器背面的視頻輸入（IN）口。將專用12V直流電源的輸出插頭接到DC12電源

29、輸出口（DC12V IN）內(nèi)。（4）屏幕正下方有4個(gè)旋鈕，自左至右依次調(diào)節(jié)水平掃描、垂直掃描、亮度和對(duì)比度。將監(jiān)視器背后的電源插頭插到220V插座內(nèi)，并按一下屏幕右下方的開關(guān)之后，幾秒鐘內(nèi)顯示屏即出現(xiàn)圖像。調(diào)節(jié)水平和垂直掃描使圖像穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)中對(duì)比度宜大些，而亮度以適中為好。為了使圖像清晰還須適當(dāng)調(diào)節(jié)攝像鏡頭（參見圖3）：先調(diào)節(jié)聚焦，順時(shí)針方向?yàn)檫h(yuǎn)（FAR），逆時(shí)針方向?yàn)榻∟EAR）。然后調(diào)光闌：順時(shí)針方向?yàn)殛P(guān)?。–LOSE），逆時(shí)針方向?yàn)殚_大（OPEN）。（5）記下待測細(xì)絲下的砝碼盤未加砝碼時(shí)監(jiān)視屏上顯示的毫米尺在十字叉絲橫絲上的讀數(shù)l0，以后在砝碼盤上每增加一個(gè)M = 200g 的砝碼，先

30、用天平稱得并記錄準(zhǔn)確值，從屏上讀取一次數(shù)據(jù)li（i = 1，2，8）。然后逐一減掉砝碼，又從屏上讀取， ， 一組數(shù)據(jù)，兩組數(shù)據(jù)逐一取平均，得。待測細(xì)絲的長度可作多次測量?？紤]到細(xì)絲直徑d在各處可能存在的不均勻性，可取用螺旋測微器或數(shù)顯卡尺在6處測量的平均值。將前述原理公式分解整理即得： （3）其中g(shù)是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，例如天津地區(qū)約為9.80。d是細(xì)絲的直徑，L為細(xì)絲的長度?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】1、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如表1所示。表1相關(guān)數(shù)據(jù)的測量次序砝碼質(zhì)量（g）Li(加mm)Lj(減mm)（mm）（mm）L(cm)D(mm)120024003600480051000-61200-71400-8

31、1600- （g）， （mm）。2、 利用公式計(jì)算出測量所得楊氏模量的結(jié)果及不確定度；【注意事項(xiàng)】1.楊氏模量儀一經(jīng)調(diào)好，中途不得再任意變動(dòng)，否則所測數(shù)據(jù)無效。2.加、減砝碼要細(xì)心，須用手輕輕托住砝碼托盤，不得碰動(dòng)儀器；而且需待鋼絲伸縮穩(wěn)定后方可讀數(shù)。3.在測量鋼絲伸長量過程中，不可中途停頓而改測其他物理量（如d、L），否則若中途受到另外干擾，則鋼絲的伸長（或縮短）值將發(fā)生變化，導(dǎo)致誤差增大。實(shí)驗(yàn)八 示波器的使用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?了解示波器的結(jié)構(gòu)和示波器的示波原理；2掌握示波器的使用方法，學(xué)會(huì)用示波器觀察各種信號(hào)的波形；3學(xué)會(huì)用示波器測量直流、正弦交流信號(hào)電壓；4觀察利薩如圖，學(xué)會(huì)測量正弦信號(hào)頻率

32、的方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】YB4320/20A/40雙蹤示波器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。圖1實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)物圖【實(shí)驗(yàn)原理】示波器是一種能觀察各種電信號(hào)波形并可測量其電壓、頻率等的電子測量儀器。示波器還能對(duì)一些能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的非電量進(jìn)行觀測，因而它還是一種應(yīng)用非常廣泛的、通用的電子顯示器。1示波器的基本結(jié)構(gòu)示波器的型號(hào)很多，但其基本結(jié)構(gòu)類似。示波器主要是由示波管、X軸與Y軸衰減器和放大器、鋸齒波發(fā)生器、整步電路、和電源等幾步分組成。其框圖如圖2所示圖2 示波器原理框圖 (1) 示波管示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)板、顯示屏組成。電子槍：由燈絲H、陰極K、控制柵極G、第一陽極A1、第二陽極A2組成。燈絲通電發(fā)熱，使陰極受熱后

33、發(fā)射大量電子并經(jīng)柵極孔出射。這束發(fā)散的電子經(jīng)圓筒狀的第一陽極A1和第二陽極A2所產(chǎn)生的電場加速后會(huì)聚于熒光屏上一點(diǎn)，稱為聚焦。A1與K 之間的電壓通常為幾百伏特，可用電位器W2調(diào)節(jié)，A1與K之間的電壓除有加速電子的作用外，主要是達(dá)到聚焦電子的目的，所以A1稱為聚焦陽極。W2即為示波器面板上的聚焦旋鈕。A2與K之間的電壓為1千多伏以上，可通過電位器W3調(diào)節(jié)，A2與K之間的電壓除了有聚焦電子的作用外，主要是達(dá)到加速電子的作用，因其對(duì)電子的加速作用比A1大得多，故稱A2為加速陽極。在有的示波器面板上設(shè)有W3，并稱其為輔助聚焦旋鈕。在柵極G與陽極K之間加了一負(fù)電壓即UKUG ，調(diào)節(jié)電位器W1可改變它們

34、之間的電勢差。如果G、K間的負(fù)電壓的絕對(duì)值越小，通過G的電子就越多，電子束打到熒光屏上的光點(diǎn)就越亮，調(diào)節(jié)W1可調(diào)節(jié)光點(diǎn)的亮度。W1在示波器面板上為“輝度”旋鈕。偏轉(zhuǎn)板：水平(X軸)偏轉(zhuǎn)板由D1、D2組成，垂直(Y軸)偏轉(zhuǎn)板由D3、D4組成。偏轉(zhuǎn)板加上電壓后可改變電子束的運(yùn)動(dòng)方向，從而可改變電子束在熒光屏上產(chǎn)生的亮點(diǎn)的位置。電子束偏轉(zhuǎn)的距離與偏轉(zhuǎn)板兩極板間的電勢差成正比。顯示屏：顯示屏是在示波器底部玻璃內(nèi)涂上一層熒光物質(zhì)，高速電子打在上面就會(huì)發(fā)熒光，單位時(shí)間打在上面的電子越多，電子的速度越大光點(diǎn)的輝度就越大。熒光屏上的發(fā)光能持續(xù)一段時(shí)間稱為余輝時(shí)間。按余輝的長短，示波器分為長、中、短余輝三種。（

35、2）X軸與Y軸衰減器和放大器示波管偏轉(zhuǎn)板的靈敏度較低(約為0.11mm/V)當(dāng)輸入信號(hào)電壓不大時(shí)，熒光屏上的光點(diǎn)偏移很小而無法觀測。因而要對(duì)信號(hào)電壓放大后再加到偏轉(zhuǎn)板上，為此在示波器中設(shè)置了X軸與Y軸放大器。當(dāng)輸入信號(hào)電壓很大時(shí)，放大器無法正常工作，使輸入信號(hào)發(fā)生畸變，甚至使儀器損壞，因此在放大器前級(jí)設(shè)置有衰減器。X軸與Y軸衰減器和放大器配合使用，以滿足對(duì)各種信號(hào)觀測的要求。（3） 鋸齒波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器能在示波器本機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一種隨時(shí)間變化類似于鋸齒狀、頻率調(diào)節(jié)范圍很寬的電壓波形，稱為鋸齒波，作為X軸偏轉(zhuǎn)板的掃描電壓。鋸齒波頻率的調(diào)節(jié)可由示波器面板上的旋鈕控制。鋸齒波電壓較低，必須經(jīng)X軸放大器

36、放大后，再加到X軸偏轉(zhuǎn)板上，使電子束產(chǎn)生水平掃描，即使顯示屏上的水平坐標(biāo)變成時(shí)間坐標(biāo)，來展開Y軸輸入的待測信號(hào)。2示波器的示波原理示波器能使一個(gè)隨時(shí)間變化的電壓波形顯示在熒光屏上，是靠兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板對(duì)電子束的控制作用來實(shí)現(xiàn)的。如圖3a 所示，Y軸不加電壓時(shí)，X軸加一由本機(jī)產(chǎn)生的鋸齒波電壓ux ，ux=0時(shí)電子在E的作用下偏至a點(diǎn)，隨著ux 線性增大，電子向b偏轉(zhuǎn)，經(jīng)一周期時(shí)間TX ，ux達(dá)到最大值uxm， 電子偏至b點(diǎn)。下一周期，電子將重復(fù)上述掃描，就會(huì)在熒光屏上形成一水平掃描線ab。圖3 偏轉(zhuǎn)板加電壓時(shí)電子的偏轉(zhuǎn)情況如圖3 b所示，Y軸加一正弦信號(hào)uy ，X軸不加鋸齒波信號(hào)，則電子束產(chǎn)生的光點(diǎn)只

37、作上下方向上的振動(dòng)，電壓頻率較高時(shí)則形成一條豎直的亮線cd。如圖4所示，Y軸加一正弦電壓uy ，X軸加上鋸齒波電壓ux ，且fx=fy ， 這時(shí)光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是X軸和Y軸運(yùn)動(dòng)的合成。最終在熒光屏上顯示出一完整周期的uy波形。3整步從上述分析中可知，要在熒光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的電壓波形，待測信號(hào)的頻率f y必須與掃描信號(hào)頻率fx相等或是其整數(shù)倍，即fy=nfX(或TX= nTy)，只有滿足這樣的條件時(shí)，掃描軌跡才是重合的，故形成穩(wěn)定的波形。通過改變示波器上的掃描頻率旋鈕，可以改變掃描頻率fX ，使fy=nfX條件滿足。但由于fX的頻率受到電路噪聲的干擾而不穩(wěn)定，fy=nfX的關(guān)系常被破壞，這就要用整步

38、(或稱同步)的辦法來解決。即從外面引入一頻率穩(wěn)定的信號(hào)(外整步)或者把待測信號(hào)(內(nèi)整步)加到鋸齒波發(fā)生器上，使其受到自動(dòng)控制來保持fy=nfX的關(guān)系，從而使熒光屏上獲得穩(wěn)定的待測信號(hào)波形。圖4 示波器的示波原理圖解【實(shí)驗(yàn)儀器介紹】現(xiàn)以YB4320/20A/40雙蹤示波器為例（面版見圖5所示），介紹示波器的一般使用方法：圖5 YB4320/20A/40/60前面板示意圖一、YB4320/20A/40/60型雙蹤示波器旋鈕和開關(guān)的功能A電源及示波管控制系統(tǒng)交流電源插座，該插座下端裝有保險(xiǎn)絲管。電源開關(guān)（POWER）：按鍵彈出即為“關(guān)位置”。按下為“開”位置。電源指示燈：電源按通時(shí)，指示燈亮。亮度旋

39、鈕（INTENSITY）；順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，亮度增強(qiáng)。聚焦旋鈕（FOSUS、）：用來調(diào)節(jié)光跡及波形的清晰度。光跡旋轉(zhuǎn)旋鈕（TRACE ROTATION）：用于調(diào)節(jié)光跡與水平刻度線平行?？潭日彰餍o（SCALE ILLUM）：用于調(diào)節(jié)屏幕刻度亮度。B垂直系統(tǒng)（30）通道1輸入端CH1 INPUT （X）：用于垂直方向輸入。在XY方式時(shí)輸入端的信號(hào)成為X信號(hào)。（22）（29）、交流接地直流 耦合選擇開關(guān)（ACGNDDC）選擇垂直放大器的耦合方式。交流(AC)：垂直輸入端由電容器來耦合接地(GND)：放大器的輸入端接地直流(DC)：垂直放大器輸入端與信號(hào)直接耦合。（26）（33）：衰減開關(guān)（VOLT/

40、DIV）：用于選擇垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度的調(diào)節(jié)。如果使用的是10：1探頭。計(jì)算時(shí)將幅度×10。（25）（32）：垂直微調(diào)旋鈕（VARIBLE）垂直微調(diào)用于連續(xù)改變電壓偏轉(zhuǎn)靈敏度。此旋鈕在正常情況下，應(yīng)位于順時(shí)針方向旋到底的位置。將旋鈕逆時(shí)針方向旋到底垂直方向的靈敏度下降到2.5倍以上。(20)（36）：CH1×5擴(kuò)展，CH2×5擴(kuò)展（CH1×5MAG，CH2×5MAG），按下×5擴(kuò)展鍵，垂直方向的信號(hào)擴(kuò)大5倍，最高靈敏度為1mv/div。（23）（35）：垂直移位（POSITION）調(diào)節(jié)光跡在屏幕中的垂直位置。垂直方式工作按鈕（VERTICA

41、L MODE）垂直方向的工作方式選擇。（34）：通道1選擇（CH1）：屏幕上僅顯示CH1的信號(hào)。（28）：通道2選擇（CH2）：屏幕上僅顯示CH2的信號(hào)。（34）（28）：雙蹤選擇（DVAL）：同時(shí)按下CH1 和CH2按鈕，屏幕上會(huì)出現(xiàn)雙蹤并自動(dòng)以斷續(xù)或交替方式同時(shí)顯示CH1 和CH2的信號(hào)。（31）：疊加（ADD）：顯示CH1 和CH2輸入電壓的代數(shù)和。（21）：CH2極性開關(guān)（INVERT）：按此開關(guān)時(shí)CH2顯示反相電壓值。C水平方向部分（15）：掃描時(shí)間因數(shù)選擇開關(guān)（TIME/DIV）：共20檔。在0.1s/div0.2s/div范圍選擇掃描速率。（11）：XY控制鍵。選擇XY工作方式時(shí)

42、，垂直偏轉(zhuǎn)信號(hào)接入CH2輸入端，水平偏轉(zhuǎn)信號(hào)接入CH1輸入端。（23）：通道2垂直移位鍵（POSITION）：控制通道2信號(hào)在屏幕中的垂直位置，當(dāng)工作在XY方式時(shí)，該鍵用于Y方向的移位。（12）：掃描微調(diào)控制鍵（VARIBLE）：此旋鈕以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底時(shí)處于校準(zhǔn)位置，掃描由Time/Div開關(guān)指示。該旋鈕逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底，掃描減慢2.5倍以上。正常工作時(shí)，該旋鈕位于“校準(zhǔn)”位置。（14）：水平移位（POSITION）：用于調(diào)節(jié)軌跡在水平方向移動(dòng)。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，光跡右移，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，光跡左移。（9）：擴(kuò)展控制鍵（MAG×5）、(MAG×10,僅YB4360)按下去時(shí),

43、掃描因數(shù)×5擴(kuò)展或×10擴(kuò)展.。掃描時(shí)間是Time/Div開關(guān)指示數(shù)值的1/5或1/10。例如，用×5擴(kuò)展時(shí)，100s/Div為20s/Div。部分波形的擴(kuò)展：將波形的尖端移到水平尺寸的中心，按下×5或×10擴(kuò)展按鈕，波形將擴(kuò)展5倍或10倍。（8）：ALT擴(kuò)展按鈕（ALTMAG）：按下此鍵，掃描因數(shù)×1；×5或×10同時(shí)顯示。此時(shí)要把放大部分移到屏幕中心，按下ALTMAG鍵。擴(kuò)展以后的光跡可由光跡分離控制鍵（13）移位距×1光跡1.5div或更遠(yuǎn)的地方。同時(shí)使用垂直雙蹤方式和水平ALTMAG可在屏幕上同時(shí)

44、顯示四條光跡。 D觸發(fā)（TRIG）（18）：觸發(fā)源選擇開關(guān)（SOVRCE）：選擇觸發(fā)信號(hào)源。內(nèi)觸發(fā)（INT）：CH1或CH2上的輸入信號(hào)是觸發(fā)信號(hào)。通道2觸發(fā)（CH2）：CH2上的輸入信號(hào)是觸發(fā)信號(hào)。電源觸發(fā)（LINE）：電源頻率成為觸發(fā)信號(hào)。外觸發(fā)（EXT）：觸發(fā)輸入上的觸發(fā)信號(hào)是外部信號(hào)，用于特殊信號(hào)的觸發(fā)。（43）：交替觸發(fā)（ALT TRIG）：在雙蹤交替顯示時(shí)，觸發(fā)信號(hào)交替來自于兩個(gè)Y通道，此方式可用于同時(shí)觀察兩路不相關(guān)的信號(hào)。（19）：外觸發(fā)輸入插座（EXT INPVT）：用于外部觸發(fā)信號(hào)的輸入。（17）：觸發(fā)電平旋鈕（TRIG LEVEL）：用于調(diào)節(jié)被測信號(hào)在某一電平觸發(fā)同步。（1

45、0）：觸發(fā)極性按鈕（SLOPE）：觸發(fā)極性選擇 。用于選擇信號(hào)的上升沿和下降沿觸發(fā)。（16）：觸發(fā)方式選擇（TRIG MODE）：自動(dòng)（AUTO）：在自動(dòng)掃描方式時(shí)，掃描電路自動(dòng)進(jìn)行掃描。在沒有信號(hào)輸入或輸入信號(hào)沒有被觸發(fā)同步時(shí)，屏幕上仍然可以顯示掃描基線。常態(tài)（NORM）：有觸發(fā)信號(hào)才能掃描，否則屏幕上無掃描線顯示。當(dāng)輸入信號(hào)頻率低于20HZ時(shí)，用常態(tài)觸發(fā)方式。（41）：Z軸輸入連接器（后面板） （Z AXTS INPVT）：Z軸輸入端。加入正信號(hào)時(shí)，輝度降低；加入負(fù)信號(hào)時(shí)，輝度增加。常態(tài)下的5VP-P的信號(hào)能產(chǎn)生明顯的輝度調(diào)節(jié)。（39）：通道1輸出（CH1 OVT）：通道1信號(hào)輸出連接器，

46、可用于頻率計(jì)數(shù)器輸入信號(hào)。（7）：校準(zhǔn)信號(hào)（CAL）：電壓幅度為0.5VP-P頻率為1KHZ的方波信號(hào)。（27）：接地柱：接地端。【實(shí)驗(yàn)步驟】1調(diào)整示波器，觀察正弦波波形首先熟悉雙蹤示波器控制面板上各控制鍵位的作用。然后將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出端接示波器的“Y軸輸入”端，觀察正弦波信號(hào)的波形。調(diào)節(jié)示波器的有關(guān)旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的波形。把有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表1中。2電壓測量（1）電壓的定量測量。將“V/DIV”微調(diào)置于“CAL”位置，就可以進(jìn)行電壓的定量測量。測量值可由下列公式計(jì)算后得到：用探頭“×1位置”進(jìn)行測量時(shí)，其電壓值為：V=V/DIV設(shè)定值×信號(hào)顯示幅度（DIV）

47、用探頭“×10位置”進(jìn)行測量時(shí)，其電壓值為：U=V/DIV設(shè)定值×信號(hào)顯示幅度（DIV）×10。（2）直流電壓測量。該儀器具有高輸入阻抗，高靈敏度和快速響應(yīng)的優(yōu)勢，下面介紹測量過程：將Y軸輸入耦合選擇開關(guān)置于“”，“電平”置于“自動(dòng)”。屏幕上形成一水平掃描基線，將“v/div ”與“t/div ”置于適當(dāng)?shù)奈恢?，且“v/div ”的微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置，調(diào)節(jié)Y軸位移，使水平掃描基線處于熒光屏上標(biāo)的某一特定基準(zhǔn)(0伏)。 將“掃描方式”開關(guān)置“AUTO”（自動(dòng)）位置，選擇“掃描速度”使掃描光跡不發(fā)生閃爍的現(xiàn)象。 將“ACGNDDC”開關(guān)置“DC”位置，且將被測電壓加

48、到輸入端。掃描線的垂直位移即為信號(hào)的電壓幅度。如果掃描線上移，則被測電壓相對(duì)地電位為正；如果掃描線下移，則該電壓相對(duì)地電位為負(fù)。電壓 值可用上面公式求出。例如，將探頭衰減比置于×10位置，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（V/Div）置于“0.5v/div”，微調(diào)旋鈕置于“CAL”位置，所測得的掃描光跡偏高5div。根據(jù)公式，被測電壓為：0.5(V/DIV)×5(DIV)×10=25V圖6 交流電壓測量測三次直流電壓值，取其平均值。圖7脈沖寬度測量（3）交流電壓測量。調(diào)節(jié)“V/DIV”切換開關(guān)到合適的位置，以獲得一個(gè)易于讀取的信號(hào)幅度。從下面圖6所示的圖形中讀出該幅度并用公式計(jì)算之。

49、當(dāng)測量疊加在直流電壓上的交流電壓時(shí)，將“AC-GND-DC”開關(guān)置于DC位置時(shí)就可測出所包含直流分量的值。如果僅需測量交流分量，則將該開關(guān)置于“AC”位置。按這種方法測得的值為峰峰值電壓（VPP）。正弦波信號(hào)有效值為：。測三次，取平均值，計(jì)算出其有效值。記入表3中。例如，將探頭衰減比置于×1的位置，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（V/DIV）置“5v/div”位置，“微調(diào)”旋鈕置于“校正（CAL）”位置，所測得波形峰一峰值為6格（見圖6所示）。則UPP=5（V/div）×6(div)=30V有效值電壓為：V=30/=10.6（V）。3相位測量圖8 相位測量兩個(gè)信號(hào)之間相位差的測量可以利用儀器

50、的雙蹤顯示功能進(jìn)行。如圖10給出了兩個(gè)具有相同頻率的超前和滯后的正弦波信號(hào)，用雙蹤方波器顯示的例子。此時(shí)，“觸發(fā)源”開關(guān)必須置于超前信號(hào)相連接的通道，同時(shí)調(diào)節(jié)“Time/DIV”開關(guān)，使顯示的正弦波波形大于1個(gè)周期，如圖8所示。一個(gè)周期占6格，則1格刻度代表波形相位60º，故相位差=（div）數(shù)×2/div/周期=1.5×360º/6=90º。4觀察利薩如圖將按鈕“XY”按下，此時(shí)由“ch1”端口輸入的信號(hào)就為X軸信號(hào)，其偏轉(zhuǎn)靈敏度仍按該通道的垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)開關(guān)指示值讀取，從“ch2”端口輸入Y軸信號(hào)，這時(shí)示波器就工作在X-Y顯示方式。在示波器X

51、軸和Y軸同時(shí)各輸入正弦信號(hào)時(shí)，光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是兩個(gè)相互垂直諧振動(dòng)的合成，若它們的頻率的比值fx：fy =整數(shù)時(shí)，合成的軌跡是一個(gè)封閉的圖形，稱為李薩如圖。李薩如圖的圖形與頻率比和兩信號(hào)的位相差都有關(guān)系，但李薩如圖與兩信號(hào)的頻率比有如下簡單的關(guān)系 ：nx，ny分另為李薩如圖的外切水平線的切點(diǎn)數(shù)和外切垂直線的切點(diǎn)數(shù)，如圖11所示 。圖9 李薩如圖因此，如fx 、fy 中有一個(gè)已知且觀察它們形成的李薩如圖，得到外切水平線和外切垂直線的切點(diǎn)數(shù)之比，即可測出另一個(gè)信號(hào)的頻率。實(shí)驗(yàn)時(shí)，X軸輸入某一頻率的正弦信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，Y軸輸入一待測信號(hào)，調(diào)節(jié)Y軸信號(hào)的頻率，分別得到三種不同的nx ：ny的李薩如圖，計(jì)算出fy ，讀出Y軸輸入信號(hào)發(fā)生器的頻率fy/。本次實(shí)驗(yàn)要求同學(xué)們觀察的李薩茹圖形是同頻率的兩個(gè)信號(hào)在不同相位差下的圖形。各個(gè)相位差對(duì)應(yīng)的李薩如圖形如下圖10所示。圖10 相位差與李薩如圖形【數(shù)據(jù)記錄及處理】表1正弦波形及“峰-峰