2. 用游标卡尺测圆柱体体积，与物理天平所测体积比较。 【数据处理】
1. 计算各直接和间接测得量的不确定度。 2. 正确表示出测量结果。 【设计与实验】（选做加分内容）
根据本实验所给的基本条件，设计探究浮力规律的实验方案或进行实验。 【阅读材料】
1. 物理天平
物理天平是实验室常用的测量物体质量的仪器,如图1-1所示。
图 1-1 物理天平
结构：TW-1型为双托盘悬挂等臂天平。天平的横梁上装有3个刀口，中间刀口朝下，它置于支柱顶端的玛瑙刀承上，两端等臂刀口朝上，可悬挂一个称盘。一指针固定于横梁上，当横梁摆动时，指针下端在支柱标牌前摆动。转动开关旋钮时横梁可上升或下降，当横梁降下后，支架两端的两个支销托住横梁，使衡量处于止动位置，中间刀口与刀承分离，避免刀口磕碰磨损。横梁两端有平衡螺母，用于天平空载时调节平衡；横梁上有游码，用于2g以下的称量。TW-1型天平横梁刻有20分度，分度值为0.1g。支柱左边装有一个托盘，用来托住不需称量的物体。
2．物理天平的调节
天平在使用前应先调试，主要分两步。在检查各部件都安装好后即可开始。调节步骤
.45.
如下：
（1）调底座水平，目的是使立柱竖直，从而使支柱顶端的玛瑙刀承水平。观察底板上的水准仪，调节底板上的螺母，使气泡在水准仪中央。
（2）调横梁平衡：调横梁平衡时，应先将游码回零，再支起横梁，观察指针是否指在中央或在中央两边对称摆动。如不平衡，可调节平衡螺母（即横梁两端的螺母），但必须注意，调螺母时，务必放下横梁，以防磨损刀口。
调好后，即可用其称量。 3．使用注意事项：
（1）称量时，砝码放右盘，物放左盘，只能用镊子取放砝码，严禁用手直接触摸砝码，以防粘汗生锈。天平的起动和制动要平稳，取放物、砝码前，务必先将横梁制动。
（2）称量完毕，立即将横梁制动，并将砝码放回盒中，并核实砝码数。
（3）天平和砝码均要防锈蚀，不得直接称量高温固体、液体及有腐蚀性的化学药品。
（4）用天平称物体质量时，不得超过其最大称量值。
.46.
实验4 薄透镜焦距的测定
透镜是各种光学仪器中最基本的成像元件。所以了解透镜的重要参量——焦距，并熟悉透镜成像规律，是分析一切光学成像系统的基础。由于透镜的种类繁多．不同情况下对焦距测量的准确度要求也不一样．故焦距的测量方法也很多。
【实验目的】
1. 学习光学系统的共轴调节。 2. 掌握薄透镜焦距的常用测量方法。 3. 加深对透镜成像规律的感性认识。 4. 观察透镜成像中的相差现象（选做）。 【实验仪器】
光具座、会聚透镜、发散透镜、平面反射镜、台灯、白屏、光阑(不同孔径)、红滤色片、蓝滤色片
【预习要求】
1. 熟悉光学系统的共轴调节方法。 2. 制定测量步骤与数据记录表格。 【实验依据】
透镜分为凸透镜和凹透镜两类。凸透镜具有使光线会聚的作用，就是说当一些平行于透镜主光轴的光线通过透镜后，将会聚于主光轴上。会聚点F称为该透镜的焦点。透镜光心O到焦点F的距离称为凸透镜的焦距f (见图3-1(a))。凹透镜具有使光束发散的作用，即一束平行于透镜主光轴的光线通过透镜后将散开。把发散光的延长线与主光轴的交点F称为该透镜的焦点。O到焦点F的距离称为凹透镜的焦距f（见图3-1(b))。
图3-1透镜的焦点和焦距
.47.
当透镜的厚度与其焦距相比甚小时，这种透镜称为薄透镜。在近轴光线的条件下，凸凹薄透镜成像规律为
111??uvf (1)
式中u表示物距，v为像距，f为透镜的焦距，u、v和f均从透镜的光心O点算起，物距u恒取正值，像距v的正负由像的实、虚来确定。实像时，v>0；虚像时，v<0。凸透镜的f>0；凹透镜的f<0。
为了便于计算薄透镜的焦距f，式（1）可改写为:
f?uv u?v (2)
只要测得物距u和像距v,便可求得f。 【实验内容与方法】 一、光学系统的共轴调节
首先用目测并调节物、屏以及透镜的左右上下位置，使之基本等高共轴，然后再用二次成像法判断，如图3-3所示。若所成大像、小像重合，则系统已共轴。应如何调节才能使大像、小像较快重合？
二、凸透镜焦距的测定 1. 粗测法
当物距u趋向无穷大时，由(1)式可得：f?v，即无穷远处的物体成像在透镜的焦平面上。用这种方法多用于挑选透镜时的粗略估计。
2. 自准直法
如图3-2所示，在透镜L的一侧放置被光源照亮的物屏AB，在另一侧放置一块平面镜M。移动透镜的位置即可改变物距的大小。当物距等于透镜的焦距时，物屏AB上任一点发出的光，经透镜折射后成为平行光；再经平面镜反射，反射光经透镜折射后重新会聚。由透镜成像公式可知，会聚光线必在透镜的焦平面上成一个与原物大小相等的倒立的实像。此时，只需测出透镜到物屏
的距离，便可得到透镜的焦距。
图3-2
.48.
图 3-3
3. 二次成像法(贝塞耳法)
若保持物屏与像屏之间的距离D不变且D>4f,沿光轴方向移动透镜，可以在像屏上观察到二次成像：一次成放大的倒立实像，一次成缩小的倒立实像。如图3-3所示。在二次成像时透镜移动的距离为L，则不难得到透镜的焦距为：
D2?L2f?4D (3)
这种方法的优点是，把焦距的测量归结为对于可以精确测定的量L和D的测量，避免了在测量u和v时由于估计透镜光心位置不准确而带来的误差(因为在一般情况下，透镜的光心并不跟它的对称中心重合)。注意：
(1)间距L不要取得太大。否则，会使一个像缩得很小，无法判断其清晰程度 (2)移动透镜，找出像屏上出现最为清晰的放大像和缩小像时，用左右逼近法确定位置读数可以减小测量误差。
三、凹透镜焦距的测量
上述三种方法要求物体经透镜后成实像，适于测量凸透镜的焦距，而不适于测量凹透镜的焦距。为了测量凹透镜的焦距，常用一个已知焦距的凸透镜与之组合成为透镜组，物体发出的光线通过凸透镜后会聚，再经凹透镜后成实像。如图3-4所示。若令S2(>0) 为虚物的物距，S'2为像距，则凹透镜的焦距为：
f'2??S2S2' (4)
S2'?S2
.49.