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物理實驗計算時間用什麼

發布時間:2022-10-03 18:47:55

㈠ 初中物理實驗中,常用停表來計時,常用的機械停表如何讀數

機械停表在讀數時,要分別讀出分鍾和秒,然後相加。

㈡ 時間是用什麼來做為標准計量的

「我現在這一分鍾是經過了過去無數億萬分鍾才出現的,世上再沒有比這一分鍾和現在更好」,詩人惠特曼的這句詩似乎格外適合美國國家標准和技術學會(National Institute of Standards and Technology,簡稱NIST)的科學家。從1952年的NBS-1到1999年的NIST-F1,在幾十年時間里,他們的原子鍾作為標准美國時間的計量基準,致力為2.8億美國人提供最精確的時間。在2001年,他們更成功製造出了震動頻率為每秒千的五次冪周的光學原子鍾。這一成果一經發布於《科學》雜志之上,立時便引起了學界轟動,科學家們認為,對光學原子鍾的進一步研究,以及由此帶來的計量學和物理學中有關標准常量的確定和測量,將會是本年度最值得期待的6項科學突破之一。

即使是最淵博的歷史學家也無法告知我們第一座時鍾的確切產生日期和它的發明人。我們所知道的是,早在公元前3500年,人類就開始用日晷來確定時間。由於地球自轉和公轉的角度問題,用這種方式得到的時間不夠准確,大約每天要差15分鍾左右。在隨後的時間里,人類還採取過多種方式來獲取較為精確的時間,沙漏、水鍾和燃香都曾經被廣泛使用。然而,所有的這些時鍾都存在著同樣問題:精確度不夠。

機械鍾的出現大大提高了時鍾的精確度。1350年,第一座機械鬧鍾出現於德國,到16世紀初,義大利教堂中就響起了機械鍾聲。1583年,伽利略發現單擺的擺動周期與振幅無關,這是時鍾歷史上的一大進步。在前人的研究基礎上,1656年,荷蘭天文學家、數學家惠更斯提出了單擺原理並製作了第一座自擺鍾,從此,時鍾誤差可以以秒來計算。在1762年,最好的機械表已經能夠達到每3天才差1秒鍾的精確程度,這樣的時鍾,即使放在如今的日常生活中,也足夠用了。但在天文、物理等科學領域中,人們對時間精確度的要求,卻並不以此為止境。

1928年,貝爾電話實驗室的研究人員沃倫·馬里森利用石英晶體在電路中能夠產生頻率穩定震動的特性,製造出了第一座石英鍾。翌年,第一批石英鍾就作為商品面世了。它的每日誤差只有萬分之一秒,比1920年製造的世界上最精確的機械鍾的誤差小10倍。自此,石英鍾取代機械鍾,成為天文台向世界各地的人們提供標准時間的天文鍾。

然而,石英鍾的風光歷史沒有持續多久,1949年在美國製造成功的原子鍾就以其幾千幾萬年才相差1秒的超卓准確性,將石英鍾變成了天文學領域的明日黃花。

說起來,原子鍾是最不像時鍾的鍾。在NIST的實驗室中,為美國提供標准時間的NIST-F1看上去就是一大堆讓人摸不到頭腦的元件,沒有時針分針秒針,也沒有鍾點顯示。其實,原子鍾的任務,只是提供「秒」這個時間單位的精確計量。

一秒鍾如何確定下來?這首先要從時間的概念說起。當我們提到時間時,有時指的是某一時刻,是一個點,有時指的則是兩個時刻之間的間隔,是一條線段。只有將這兩者結合起來,才能夠構成對時間的正確認識。很早以前,科學家們就意識到精確界定秒的長度的重要性了。17世紀,科學家確定了地球自轉一周、地球上任何地點的人連續兩次看見太陽在天空中同一位置的時間間隔為一個平太陽日。由此,法國科學院於1820年提出,以一個平太陽日的1/86400作為一個平太陽秒,成為世界時秒長。但是,地球的自轉要受季節影響,且呈現逐年減緩的趨勢,世界時秒長的精確程度對於飛速發展的空間物理、軍事和航天等領域來說就顯得不夠。量子物理的出現與發展,一方面對時間計量的精確度不斷提出更苛刻要求,另一方面,卻也指出了解決之道。

根據量子物理學原理,當原子從一種能量狀態躍遷到較低的能量狀態時,它會釋放電磁波。同一種原子產生的電磁波的共振頻率是一定的,如銫133原子,它的共振頻率就為每秒9192631770周,精確的時間間隔即可由此確定。

哥倫比亞大學的物理學教授、1944年諾貝爾物理學獎獲得者伊西多·伊薩克·拉比(Isidor Issac Rabi)堪稱原子鍾之父。在1945年,他就提出,可以運用其在30年代發明的原子束磁共振技術來製造原子鍾。使用了拉比的技術,NIST(當時的名稱是美國國家標准局,National Bureau of Standards,簡稱NBS)在1949年使用氨分子作為磁振源製成了世界上首台原子鍾。1952年,NIST製成了第一台銫原子鍾,它被命名為NBS-1。這一命名規則被延續下來,一直到1975年的NBS-6(它的下一代名為NIST-7,再下一代則為NIST-F1)。在那個時候,NBS-6的精確程度已經可以達到在30萬年的時間中,既不會快1秒,也不會慢1秒了。

從原子鍾誕生之日起,各國科學家就嘗試過使用各種物質原子來製造它,先後出現有氫原子鍾和銣原子鍾,但它們的地位都遠遠無法同銫原子鍾相比。盡管氫原子鍾和銣原子鍾的造價比銫原子鍾低廉(目前位於NIST實驗室中的NIST-F1原子鍾價值65萬美元),而且體積較小,但精確度不夠高。因此,在1967年召開的國際計量大會(General Conference on Weights and Measures,簡稱CGPM)上,科學家們根據銫原子的振盪頻率定義了秒的長度,那就是:銫133原子基態的兩個超精細能量級間躍遷輻射振盪9192631770周所持續的時間為1秒。自此,全世界的計時標准不再建立於天文學的基礎上,而這一標准也一直被沿用至今。但是,伴隨著物理學家在玻色-愛因斯坦凝聚方面取得的突破,以及原子噴泉技術的進一步完善,銫原子的江湖霸主地位也遭到挑戰。NIST最新製造的光學原子鍾,所採用的就不是銫原子,而是汞離子(即失去一個電子的汞原子)。它的振盪頻率比當今最准確的原子鍾、每秒鍾振盪90億周的NIST-F1的高10萬倍。主持這台光學原子鍾製造工作的NIST物理學家司各特·迪達姆斯(Scott Diddams)在接受《科學》雜志采訪時說,「它具有比當今最好的時鍾准確1000倍的潛力」。

科學家對精確的追求隨著技術的進步和實驗工藝的改進而不斷提高。在平常人看來,讓眾多科學家傾畢生之力追求的從100萬年差1秒到10億年差1秒的飛躍可能毫無意義,但事實並非如此。即使是從最功利的角度來看,原子鍾技術給人類帶來的益處也是無處不在。從GPS衛星定位系統,到無線通訊和光纖數據傳輸技術,它們的背後,都響著原子鍾的「嘀噠」聲。或許「最精確」是個一出現就立刻成為過去時的概念,或許它是一個永遠都無法企及的將來時,但無論如何,在從精確到更精確的現在時中,人類在進步。

㈢ 物理實驗常用的測量時間的工具是()A.手錶B.停表C.電子表D.沙

B停表。

A、C、手錶、電子表是生活中常用的計時工具。不符合題意。

B、停表可以較精確的測量時間,在實驗室中經常使用。符合題意。

D、沙漏是古代的計時工具,准確程度較低。不符合題意。

(3)物理實驗計算時間用什麼擴展閱讀:

停表讀數

小盤:通常有30刻度和60刻度型。30刻度型則每格代表0.5分鍾,60刻度型每格則代表0.25分鍾。

大盤:大盤每圈代表30s,共60個大刻度,每兩個大刻度之間有5個小刻度,所以每格大刻度代表0.5s,每格小刻度代表0.1s,這也是停表精確度為0.1s的原因。

讀數為小盤的分鍾數+大盤的秒讀數。先讀小盤的讀數,它的單位是分鍾,看上面的示數可知每分鍾分為前半分鍾和後半分鍾,要注意看它是指向哪半分鍾。

接著讀大盤的讀數,它的單位是秒, 如果是前半分鍾就則讀0-30s,若為後半分鍾讀31-60s。

㈣ 物理實驗室及運動場上常用停表測量時間,停表可以精確到0.|s,表盤上有什麼和什麼

實驗室里常用的計時工具是停表(機械停表和電子停表),這是我們在實驗室里常用的一種儀器。電子停表的分度值可以達到0.01秒。機械停表,在讀數時,要分別讀出分(如圖所示的停表,小盤:轉一圈是30分鍾)和秒(如圖所示的停表,大盤轉一圈為30s),並將它們相加。

停表讀數

小盤:如果是30刻度型,則每小格代表0.5分鍾即30s,60刻度型每小格則代表0.25分鍾。

大盤:大盤每圈代表30s,分短線、中線、長線3種刻度,每相鄰兩個長線大刻度之間有10個短線小刻度,所以每格短線小刻度代表0.1s,這也是停表精確度為0.1s的原因。

讀數時,將小盤的分鍾數+大盤的秒讀數。先讀小盤的讀數,它的單位是分鍾,看上面的示數可知每分鍾分為前半分鍾和後半分鍾,要注意看它是指向哪半分鍾。

接著讀大盤的讀數,它的單位是秒, 如果是前半分鍾就則讀0-30s,若為後半分鍾讀31-60s。

㈤ 物理實驗計時間使用計時器還是秒錶

A、研究實驗小車運動時,可以用打點計時器記錄運動時間,不需要秒錶,故A正確;
B、驗證力的平行四邊形定則實驗中,用毫米刻度尺作力的圖示,否則有較大誤差,故B錯誤;
C、研究小車加速度與質量的關系實驗中,用彈簧稱測量小車的重力,故C錯誤;
D、探究彈簧伸長量與彈力關系實驗中,輕質彈簧進行實驗,不可用彈簧稱代替,要求不計彈簧的質量,故D錯誤;
故選:A.

㈥ 物理中時間和長度中的實驗工具是什麼

在國際單位制中,長度的主單位是米,符號m;時間的主單位是秒,符號s;
測量長度常用的工具是刻度尺,測量時間的工具是秒錶.
故答案為:m;s;刻度尺;秒錶.

㈦ 測量時間的基本儀器是什麼,在物理實驗室中常用___來記時

秒錶,在做速度實驗,如自由落體運動,直線加速度時用的是打孔機。

㈧ 物理實驗常用的測量時間的工具是() A. 手錶 B. 停表 C. 電子表 D. 沙漏

A、C、手錶、電子表是生活中常用的計時工具.不符合題意;
B、停表可以較精確的測量時間,在實驗室中經常使用.符合題意;
D、沙漏是古代的計時工具,准確程度較低.不符合題意.
故選B.

㈨ 初中物理 時間的實驗室測量工具是

答案c
分析:在物理實驗室中各種測量儀器是最常見的儀器類型,明確它們各自所測量的物理量,並熟知它們的操作要求,是我們應該掌握的基本技能.
解答:a、量筒是用來測量液體體積的,有時也可以用排水法測固體的體積,故不合題意;
b、彈簧秤是用來測量力的大小的,雖可以利用重力換算出質量,但它卻不是實驗室中測質量的儀器,故不合題意;
c、天平是物理實驗室中用來測物體質量的儀器,故符合題意;
d、氣壓計是用來測量大氣壓的大小的儀器,故不合題意.
故選c.
點評:在物理實驗室中測量儀器還有很多,如秒錶用來測時間、刻度尺用來測長度、以及各種電學儀表等,這些都是我們應該重點了解和掌握的.

㈩ 物理實驗測量時間的工具有

B。停表
實驗室里常用的計時工具是停表(機械停表和電子停表),這是我們在實驗室里常用的一種儀器。電子停表的准確值可以達到0.01秒。機械停表在讀數時,要分別讀出分(小盤:轉一圈是15分鍾)和秒(大盤:轉一圈為30或60s),並將它們相加。它的准確值為0.1秒.。(與秒錶不同)
秒錶是一種常用的測時儀器。又可稱"機械停表"。由暫停按鈕、發條柄頭、分針等組成。

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