力学、热学是物理学的重要研究领域，其自身分支很多，与其他学科交叉，还可以衍生出如材料力学、固体力学、流体力学、量热学、热能学、空气动力学等学科来。力学量，包括速度、形变、弹性模量、粘滞力、摩擦力、表面张力、万有引力、密度、转动惯量等；热学量包括温度、比热容、热胀系数、导热系数等。对它们的测量又涉及到对时间、质量、长度、温度、电流等基本量的测量。实验过程中，一方面通过实验来验证重要的物理理论，另一方面我们还要学会对测量结果不确定度的分析和实验数据的处理。力热实验部分所用的仪器既有象焦力氏秤、物理分析天平、杨氏模量测量仪、扭摆、量热器等相对构造简单的实验装置，也有包括象气垫导轨、凯特摆、导热系数测量仪等需要电子仪器来辅助测量的设备。

现在已有许多力热实验都用有电子仪器，这就要求教员、学生在实验过程中，正确使用调节这些机械和电子仪器，对一些结构精密的仪器设置如分析天平，要求我们在操作过程中更为细心，稍有不当就有可能会对仪器造成损坏，影响实验结果。

 

气垫导轨

一、维护和使用注意事项

1．导轨的表面应保持光滑洁净，在没有通气时绝对禁止在导轨上放置和移动滑块。不要用笔或其它利器在上面涂划。使用完毕应将滑块取下，再关气源。

2．要用是先开气源，在用刷子将气轨表面刷干净。不用时用防尘罩盖好，以免沾上灰尘。

3．经常检查气轨上小孔是否被堵塞，如有堵塞可以用小孔直径相同的钢针疏通小孔，以保证气流畅通。

4．做实验时要细心，不要把滑块摔在地上，以免引起滑块变形。

5．气源使用时开启，不用时关闭，这样可以延长气源的使用寿命。

 

二、气源的简单维修

造成气源损坏的可能原因有：气源电压偏低，风机出口堵塞；风叶变形。

1.        如果发现气源不出气，又没有闻到其他气味，就可以断定电刷已经磨损，一般情况下只要换上合适的电刷就可以解决。

2.        维修时打开外壳时要注意不要使外壳变形，以免重新组装时发生困难。

三、MUJ—6B电脑通用计数

在做实验时经常发现光电门P11，P21不计数，如果发现这种情况首先检查“挡光片”是否能挡到光，然后再看后面的4芯插座插的是否正确，如果这两项检查完毕，仍无法排出故障，可以检查光电门的好坏，检查时只要在放在好的电脑计数器试一下就可以确定其好坏，如果光电门坏了，就只有更换光电管了。

MUJ—6B电脑计数器的组成元件比较多，维修者必须有一定的专业技术及技巧，以免烧坏集成电路元件。

甄素贞

 

用天平测量质量

一、天平使用规则和注意事项

1．  旋转开关旋钮或圈码指数盘时，动作必须缓慢均匀，过快会使刀口急触而损坏或使圈码跳出或变位，造成计量误差。

2．  尽量不要开启天平前门，取放样品可通过左侧门，取放砝码可通过右侧门，且开关拉门时务必轻缓，减少振动。

3．  先用物理天平粗测一下样品的质量，再用TG-328B光电天平精确测量，旋转开关旋钮天平开始工作，按指针偏转方向，判断增减砝码或圈码直至投影屏中出现静止到10mg内的读数为止，即得到平衡可读数，若不能平衡，判断指针偏转方向后请立即关闭开关旋钮，增减砝码或圈码重复调试直到静止可读数为止。

4.        每次称量时，严禁在天平工作状态下取放样品、增减砝码、转动圈码、开关天平拉门或作其他会引起天平振动的动作。样品或砝码尽可能地放在称盘中央，以免称盘晃动磨损刀口和影响迅速读数。

5.       天平读数方法：质量＝右盘砝码读数＋圈码指示盘读数＋投影屏上的读数(需估读一位)。例如：天平达到平衡位置时，右盘砝码为20g，圈码指示盘为230mg,投影屏为1.60mg,总质量为20.23160g。

二、维护与保养

1．  天平室内温度最好保持在170C-230C, 避免阳光晒射或单面受热，框罩内的干燥剂最好用硅矾，忌用酸性液作干燥剂。

2．  天平保养(用软毛刷或丝绸布)刷去灰尘，擦拭各部零件，刀刃及刀承必须用绸布浸乙醚轻抹(不可碰撞刀刃以免损坏)。反射镜面只能用软毛刷轻刷，不可擦拭，清刷完毕后，旋动底板下螺旋脚，使水准器的水泡恰好移到圆圈中央。

3．  称物应放在称盘中央，并不得超过天平最大载荷。

3.        随时保持天平内部清洁，不可将样品落在称盘或底板上。不要把湿的或脏的物品放在称盘上。称量吸湿性的或腐蚀性气体的物体，必须放在密闭的容器内再进行称量。

4.        取用砝码时要用镊子，绝对禁止直接用手拿砝码，砝码及镊子不用时随时放在砝码盒内。

5.        动圈砝码时要轻缓，不要过快转动指示盘旋钮，致使圈砝码跳落或变位。

6.        带课老师和实验技术人员必须巡视学生操作情况，若有违章立即阻止，减少损坏仪器，延长仪器寿命。

7.       称量完毕，所称样品应从天平称盘中取出，关好天平开关及天平拉门，所有砝码必须放回盒中。并使圈砝码指示盘读数恢复到零。拔下电源插头。

三、常见故障排除

1.        顺时针旋转开关旋钮测量样品时投影屏上无刻度读数，可能为：

a.       灯泡坏需更换。

b.      制动系统开关轴接触不良，电路无法接通，需报告老师，恢复接触片弹性，用螺丝刀、尖嘴钳配合调试。

2.        影屏光照不强、影像不清晰、有黑影等造成读数困难。解决方法有：

a.       光照不强，影像不清晰、需报告老师，将照明筒上的定位螺钉松开，把灯头座向顺逆时针方向转动，如还不明亮，可将照明筒向前后移动或转动，使光源与聚光管集中成直线，并在投影屏上得到较强亮度为止，最后将定位螺钉紧固。

b.      投影屏有黑影，可将小反射镜和大反射镜相互调节角度，如左右光照不均匀，可将照明筒旋转，直至充满光度无黑影为止。(同样调节前把固定螺钉松开，调整后紧固)。

3.        学生在使用天平过程中没有按天平使用规则和注意事项操作，造成横梁错位、圈砝码跳落或变位、零点漂移无法读数，应立即报告老师调整复位重新调零点。避免损坏仪器。

4.        读数漂移不停无法静止读数，可能有：测量液体中质量时使用的三角支架碰着称盘或样品表面含有气泡需调整三角架或清除气泡即可。

5.     投影屏上读数出现加圈砝码10mg或减10mg都不在0-10mg范围内，原因有：天平玛瑙刀口磨损、圈砝码跳出或变位、天平不水平、零点漂移过大，需报告老师更换天平玛瑙刀口、圈码复位、重新调节水平、调节零点即可。

郭华菊

 

钢丝杨氏模量的测量

一、注意事项

1．  用实验室准备的水平仪放置在平台上，调节支架底脚螺丝，确保平台水平。调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上表面共面。

2．  测量钢丝长度，应注意两端点的位置，上端起于夹钢丝的两个半圆柱的下表面，下端止于管制器的下表面。  

3．  将光杠杆放置于平台上，旋松固定螺丝移动杠杆使其前两锥形足尖(或刀口)放入平台的沟槽内，后锥形足尖放在管制器的槽内，再旋紧螺丝。之后再调节平面镜的仰角使镜面垂直，即光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合，按先粗调后细调的原则，使其能将标尺上的刻度反射到望远镜里，利用望远镜上的准星瞄准光杠杆平面镜中的标尺像。

4．  调节望远镜目镜看清叉丝，再调聚焦旋钮可以找到标尺，如果没找到标尺请不要过急调聚焦旋钮，重新瞄准光杠杆平面镜中的标尺像，重复以上调试。要注意：使标尺的像消除视差(即眼睛上下移动时，所看到的竖尺刻度像和叉丝之间应没有相对变动)。

5．  光杠杆、望远镜、标尺调整好以后，整个实验中防止位置变动。加减砝码要轻放轻取避免晃动、倾斜，使钢丝与管制器之间发生摩擦，待钢丝静止后(约2分钟左右)再读数。

6．  观测标尺时眼睛正对望远镜，不得忽高忽低引起视差。

7．  各手轮及可动部分如发生阻滞不灵现象，应立即报告老师解决。切勿过急操作损坏仪器。

二、维护与保养

1．  平面镜须防潮及注意清洁，不可用硬纸擦试。可用软毛刷轻轻拂去灰尘或用镜头纸擦试，切勿用手指接触镜片。

2．  望远镜要放在干燥通风、无腐蚀性气体的房间内，并要防止突然撞击和过度震动。

3．  光杠杆前后足尖须保持尖锐，用毕后需涂防锈油及加保护管。

三、常见故障排除

1．  加减砝码时标尺读数不变，可能是管制器定位螺丝过紧应旋松一点，使管制器能上下自如移动。

2．  望远镜中标尺像一半暗、一半亮，像不清晰，原因可能是照明光线不强、平面镜不垂直、镜面镀膜损坏、标尺像不在平面镜正中、望远镜仰角偏高或偏低造成的，需增强光线、更换平面镜、重新调整找标尺像。

3．  望远镜仰角调不到位，原因是调仰角弹簧片变形，需报告老师拆开望远镜校正弹片。

4．  望远镜聚焦不好，可能是学生过急将调焦手轮拧坏，需报告老师拆开换齿轮。

郭华菊

 

半导体温度计设计与制作实验注意事项及管理

一、实验注意事项

1．  不要把烙铁头放在烙铁的电源线上以防触电和电源短路。

2．  烙铁用完后应放回烙铁架上以防烫坏桌面和其他物品。

3．  焊接时应先将导线头部的绝缘层剥离再将铜芯沾上松香和焊锡进行焊接。

4．  微安表的机械调零只在焊接前进行零点调整，如表针已经指零则不用调整。电路焊接完成后不要用它进行调零。

5．  焊接时应等焊点和导线上的焊锡完全融化后再移开烙铁，握导线的手不要马上离开稍等片刻，焊点凝固后方可移开。

6．  焊接开关上导线时要注意不要有线头碰到边上的焊点造成短路。

7．  完成实验后应焊下导线不要硬拽，以防拽脱开关和电位器上的焊点。

8．  使用万用表测电阻时应先将两表笔短路，旋转表上右边的小旋钮进行零点调整，用完后将选择开关旋到交流电压档，因为电阻档内有电源防其漏电。

二、实验设备的维护

1．  烙铁应选用尾部较沉头可抬起的一种，他可防烫坏桌面和导线。

2．  实验面板中R1,R2各是由两串联的电位器组成，当主电位器滑动头接触不良时调一下辅电位器，可使主电位器的滑动头跳过不良接触点取到所需的电阻值，而不必更换主电位器。

3．  如晃动后面板有接触不良情况时，可拆下微安表用万用表的电阻档将表笔跨接到微安表头的两引出端，再晃动该两端看其是否仍有接触不良现象，如有则应拆开微安表的引出端，固定其内部的螺丝。

4．  如微安表的机械调零有问题可从微安表的后面板上卸下螺丝打开前面板进行修理。

5．  电阻箱是由串联的可变电阻组成，每档都有一个供1，3，5，7，9档公用的电阻，当有这几档同时坏时应检查这个电阻，打开面板该电阻和下一级过来的串联线。连接较好辨认，如只有一个电阻损坏则仅是这一电阻损坏。

邱正明

 

用热敏电阻测温度实验

一、实验注意事项

1.        不要用手触摸电炉，以防触电。

2.        不要把湿杯子放在电炉上，以防触电。

3.        如需更换小烧杯中的水应提烧杯上的铜丝更换，不要提橡皮塞更换以免烧杯脱落摔碎。

4.        跟踪测量时不要走人以防电流过大损坏检流计指针。

5.        实验做完把设备按原样摆好。

二、检流计的使用：

1.        “电计”按钮是否按下，如按下应将其旋起。（如此钮按下突然接电易损坏检流计）。

2.        将检流计接线柱的“+”端接电桥“G”端的上端接线柱（向右轻旋柱上黑色小旋钮使插针插入柱上的孔中），检流计接线柱的“—”端接“G”端的下端接线柱（向下轻压该柱黑色按钮插入插针），这样当检流计指针偏向“—”端时说明电桥中R的数值偏大，反之偏小。

3.        将检流计的小旋钮旋到白色小点处，调节“零点调节旋钮”使指针为零。如指针摆动可按下“短路”按钮使其停止摆动。

4.        迅速点击一下“电计”按钮，视指针的偏转程度调节电桥的R值（此时电桥的B0，G1按钮应已按下，RX已接好,　预设R值为1000Ω这是为防止检流计的指针偏转过大而设的。），多次点击“电计”按钮和调整R值，直到指针偏值较小时方可按下“电计” 按钮跟踪测量。（这步很重要以防损坏检流计）。

5.         实验做完后将“计电”按钮旋起，小旋钮旋到红色小点处锁住指针。盖好盒盖并旋上旋钮。

三、电桥的使用：

1.        好检流计上的导线和热敏电阻的导线。

2.        左上角的大旋钮决定了R a / R b的比值，其余的四个大旋钮标定了R的阻值。

3.        按下B0电源按钮。

4.        按下粗调按钮G1，调节R值直到指针偏转较小。

5.        按下细调按钮G0，它使检流计的指针偏角增大提高灵敏度。

6.        继续调节R值直到指针指“零”。

7.         实验做完后旋起B0,G0,G1按钮。盖好盒盖。

四、实验仪器的管理

电桥

1.        R0的检测：

当E , RX断开时，R0是四个敞开的串联可变电阻，打开电桥盒，用万用电表的电阻档表笔分别跨接在（1---1000Ω）各档电阻的两端旋转电阻对应的旋钮测其电阻。如有误则该档需修理。

2.        对电源的检测：

在RX断开的情况下，用万用表的直流电压档将表笔接在电桥面板的RX接线处测该两点的电压，应接近E的电压值，如无电压应检查电源。

3.        整体测量：

用万用表的直流电压挡将表笔接在面板外接电流表G端上，接入RX,旋转各档电阻应看到电表指示有变化。如无电压应拆开面板检查内部电路特别是G端的接线处。

4.        如出现两档间的阻值不连续，（如699Ω变至700Ω不连续）一般是700Ω这一档接触不好，可拆开面板将700Ω档电阻作为Rx接到另一好的电桥的Rx端测量其电阻，如有问题应用酒精擦洗该档。

 

检流计

常见机械故障：指针打偏，各旋钮松动，按键接触不良等机械故障。拆开检流计（如下图）即可打开表头，做相应处理。

a.       锁钮原件安装顺序

b.      调零原件装顺序

电源线路的检查：

用万用表的电阻挡（X10档）表笔跨接检流计的“＋，－”两端（用万用表内部的电源提供电流），点击“电计”按钮如指针偏转则电路部分是好的，无偏转则有问题。

如玻璃瓶打碎应到校玻璃厂订做。

邱正明

 

落球法测定液体的粘度实验

一、注意事项：

1． 由于要用镊子夹起小钢球在最接近液面中心的地方下落，所以实验过程中往往不小心使镊子接触到液面，粘上油渍，如果不擦干净再去夹小球，就会使盒中小球不能保持清洁，影响实验结果。

2． 千分尺使用时切忌用力，测量物体时旋至听到“咔咔“的声音就可以读数了，不要再用力推进旋杆，以免损坏。

3． 读蓖麻油密度时，不需将密度计提出液面，读蓖麻油的温度时，温度计提起读完数据，轻轻放入油中，切忌将温度计靠量筒壁放下，以免温度计上的蓖麻油沿外筒壁沥出。

二、故障及排除方法：

1． 现象：千分尺零点偏离太大。
        原因：使用量太大。
        排除方法：经常检查千分尺，就需要拆开重新调整。

2． 现象：秒表无法计停。
        原因：使用量太大，弹片容易损坏。
        排除方法：更换弹片。

3．现象：小球不清洁，影响实验结果。
        原因：小球粘上油渍。
        排除方法：小钢球应及时从量筒中捞出，用酒精清洗干净，实验完毕后要及时用盖遮住筒口以免灰尘落入油中。

郭强

 

表面张力系数的测定实验

在本实验中学习焦力氏秤独特的设计原理，并用它测量液体的表面张力系数。仪器本身并不复杂，但在实验过程中要细心的调节，才能得到较好的实验结果。

一、仪器的维护：

经常检查焦力氏秤的工作状况，发现不能正常升降，及时维修。锥形弹簧的维护更多的是在实验过程中小心操作，以免随意拉伸，引起变形。由于实验过程中，金属方框和圆环容易损坏及掉落，多做一些金属方框及金属圆环供实验使用。

二、故障及排除方法：

1． 现象：实验过程中调节升降旋钮焦力氏秤杆升降不了。

原因：升降杆内部起升降作用的线条松驰。

排除方法：一般情况下只要拆卸仪器把秤心取出来，然后再把起升降作用的线紧固就可以解决。

2． 现象：锥形弹簧变形。

原因：大多由于违反操作拉伸弹簧引起变形。

排除办法：需要任课教员在课堂上多提醒操作事项，减少弹簧的损坏率，一般弹簧变形就不能再使用了，只能更换新的。

郭强

 

凯特摆测重力加速度实验

一、故障及排除方法：

1．现象：测单个周期时，周期读数的重复性不好，相差较大。

原因：
    （1）空气阻力对测量周期有很大影响。
    （2）刀口太粗糙了。
    （3）振动周期测量毫秒仪本身工作不正常。
    （4）凯特摆两端的挡光金属部分在实验过程中没有调节好。
    （5）凯特摆在摆动时不在平面内摆动。
    （6）凯特摆没有在刀口上放好，导致摩擦增大，影响周期读数。

排除方法：
    （1）关上实验室电风扇，如果天气风速较大，要关闭好窗户，减少空气阻力的影响。
    （2）可适当加些润滑油改善。
    （3）更换振动周期测量毫秒仪。
    （4）调节好激光光电门使之满足挡光的要求。
    （5）尽量不要形成圆锥摆。
    （6）要把凯特摆在刀口上放好位置，减少摩擦力。

2．现象：实验过程中，毫秒仪显示的周期只有实际周期的一半。

原因：激光光电门的入射光偏离了接收小孔。

排除方法：调整即可。

二、注意的问题：

1． 测量一个周期时，将周数预置档设置成01。

2． 测量10个周期时，只需把周数预置档设置成10即可。

郭强

 

超声波在空气中的传播速度实验

一、故障及排除方法：

1．现象：用驻波法测声速时，移动换能器，示波器接收到的输出电压波形无大小变化。

原因：
    （1）测量线损坏。
    （2）发射换能器和接收换能器不垂直、不平行。
    （3）示波器相关功能档位设置不合适。
    （4）信号发生器输出频率偏离换能器固有谐振频率太大。

排除方法：
    （1）更换测量线。
    （2）调节发射换能器和接收换能器垂直、平行。
    （3）调节示波器相关功能档位设置。
    （4）调节信号发生器输出频率靠近换能器固有谐振频率。

2．现象：用相位法测声速时，李萨如图形只在一个方向大小变化，无法判定相位差。

原因：
    （1）示波器工作方式未置于“X-Y方式”。
    （2）示波器通道1（CH1）、通道2（CH2）测量端接到同一个端口造成该现象。

排除方法：
    （1）应将示波器工作方式置于“X-Y方式”。
    （2）应将示波器通道1（CH1）、通道2（CH2）测量端分别接发射换能器输入端和接收换能器输出端。

二、仪器维护：

1．凯特摆在长期不使用时，要在刀口处加入润滑由，然后用布盖住防尘，摆捶要取下，摆捶最好要垂直吊挂，以免发生微小形变（弯曲）。

2．示波器在使用过程中避免长时间出现一个亮点，也不宜过亮，这样可以延长示波管的使用寿命。信号源的按键由于使用频繁，所以要定期检查，看档位有没有发生错位现象，用频率计等仪器来校验输出频率是否在允许的误差范围内，再加以调整校对。

郭强

 

热导系数的测量

我们做导热系数测量这一实验用的是铜—康铜材料做的热电偶：热电偶是接触法测量温度的常用传感器之一；在做实验时如果发现数字电压表读数乱跳，首先检查接线柱接线是否接触良好，然后再用万用表欧姆挡检查热电偶两端，如果是通的说明热电偶是好的。可以热电偶两端涂上硅油。

热电偶大多具有以下优点：

1.        体积小，热容量小，反映速度快，准确度高，稳定性好；

2.        品种规格多，测温范围广，在-270ºC--2800ºC范围内

3.        结构简单，使用维修方便

甄素贞