高中物理测定天平的灵敏度课外实验

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高中物理测定天平的灵敏度课外实验
       仪器

　　天平；读数显微镜；两盒成套的砝码；停表。

       实验原理
   　天平的一部分画在图6／1上，A和B是支承天平盘的刀口，C是支承横梁的刀口，W1和W2是被称的物体。如果天平横梁由于两边负载不等重而偏转θ角，其灵敏度用tgθ与之比来衡量。         一台设计很好的天平，A、B和C三点应在一条直线上，做到了这点，天平的灵敏度就与天平盘受的重力无关，这时它的灵敏度为
        
       式中W是横梁重，x处横梁的重心到刀口C的距离，L＝AB／2。

　　由于上式右边有三个变量，实验可划分成三部分，每一部分有两个量保持不变，只让第三个量变化。

        在上述实验的原理部分已经指出：一台设计良好的天平，A、B和C（图6／1）三个刀口会在一条直线上。我们在此情况下测定天平的灵敏度。方法如下：

　　如果让天平绕其平衡位置摆动，设无负荷时周期为T₀，在每只盘中放入相等的质量M克时周期为T，则有
       
    　其中L为天平横梁长度的一半（图6／1中的AC），

　　k是天平的灵敏度，单位为弧度／克。这样，如果取得一系列T和M之值，经研究分析后可知T²－M的图象为一条直线，当其它量已知时，由直线的斜率便可确定k。
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　　实验步骤

　　校准天平的零偏转（调平），利用标准方法测定周期，获得一系列对应的T和M值，选择M的范围，在天平允许负荷内取得至少五组观测数据。如果天平盘上的负荷相等时天平不平衡则增加适当的小砝码或移动游码进行校准。

　　移开天平盘，小心地卸下横梁，经教师允许后测量支承天平盘的两刀口的距离。重装天平时应注意使各部件在原来的位置复原。

       数据处理

     把观测数据填入下表

M（g）

振动的次数（n）

 

T（s）

T²（s）

1

2

3

平均值

 

 

 

 

 

 

 

 

　作出T²－M图象并确定其斜率之值。再根据斜率值和L值求出k。

　　注意，可按下法验证k值，往右边的盘里加一小砝码，用读数显微镜观察天平指针并记下它移动的距离，由这个距离与指针的长度便得到由于增加质量而引起的以弧度为单位的偏转角度、并计算出k值。