物理实验教学：使用质量测量工具

质量的测量是物理中的基本测量之一。物理实验中最常用的测量质量的工具是天平。生活中我们在不同的场所还能见到许多测量质量的仪器。

一、托盘天平

（一）托盘天平的结构及使用（图2-10）

图2-10

（二）托盘天平的使用步骤

1．放水平：把天平放在水平台上，用镊子将游码拨到标尺左端的零刻度线处。

2．调平衡：调节横梁右端的平衡螺母（若指针指在分度盘左侧，应将平衡螺母向右调，反之平衡螺母向左调），使指针指在分度盘中线处或指针在中线处左右摆动的格数相等，此时横梁平衡。

3．称量：将被测量物体放在左盘，估计被测物体的质量后，用镊子向右盘按由大到小的顺序加减砝码，并用镊子适当移动标尺上的游码，直到横梁恢复平衡。

4．读数：天平平衡时，左盘被测物体的质量等于右盘中所有砝码的质量加上游码对应的刻度值。

5．整理：测量结束后，用镊子将砝码夹回砝码盒，并整理器材。

（三）使用注意事项

1．每个天平都有自己的“称量”，也就是它所能称的最大质量。被测物体的质量不能超过称量。

2．向盘中加减砝码时要用镊子，不能用手接触砝码，不能把砝码弄脏、弄湿。

3．潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中。

二、物理天平

（一）物理天平的构造及使用

天平的横梁上装有三个刀口，中间刀口安置在支柱顶端的玛瑙刀垫上，作为横梁的支点；两侧刀口上各悬挂一秤盘。横梁下面装有一读数指针。当横梁摆动时，指针尖端就在支柱下方的标尺前摆动。支柱下端的制动旋钮可以使横梁上升或下降，横梁下降时，制动架会把它托住，以保护刀口。横梁两端的两个平衡螺母是天平空载时调平衡所用。每台物理天平都配有一套砖码。因为1g以下的砝码太小，用起来很不方便，所以在横梁上附有可以移动的游码。支柱左边的杯托盘可以托住不称衡的物体（图2-11）。

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图2-11

（二）物理天平的操作步骤

1．调水平。调整天平的底脚调平螺丝，使底盘上圆形水准器的气泡处于中心位置（有的天平是使铅锤和底盘上的准钉正对），以保证天平的支柱垂直，刀垫水平。

2．调零点。先观察各部位是否正确，例如，托盘是否挂在刀口上。然后调准零点，即先将游码置于横梁左端零线处，启动天平（即支起横梁），观察指针是否停在中央处（或左右小幅度摆动不超过一分格时是否等偏）。若不平衡，先制动天平，调节平衡螺母，反复数次，调至横梁成水平，制动后待用。

3．称衡。将待测物体放在左盘，用镊子取砝码放在右盘，增减砝码、游码，使天平平衡。

4．将制动旋钮向左旋动，放下横梁，制动天平，记下砝码和游码读数。把待测物从盘中取出，砝码放回盒中，游码放回零位，最后把称盘架上的刀垫摘离刀口，将天平完全复原。

（三）物理天平的使用注意事项

1．天平的负载不能超过其最大称量。

2．在调节天平、取放物体、取放砝码（包括游码）以及不用天平时，都必须将天平制动，以免损坏刀口。只有在判断天平是否平衡时才能启动天平。天平启动、制动时动作要轻，制动时最好在天平指针接近标尺中线刻度时进行。

3．待测物体和砝码要放在秤盘正中。砝码不许用手直接拿取，只准用镊子夹取。称量完毕，砝码必须放回盒内一定位置，不得随意乱放。

4．称衡后，一定要检查横梁是否落下；两秤盘的吊挂是否摘离刀口，挂于横梁刀口内侧；砝码是否按顺序放回原处。

（三）电子秤、电子天平、地磅（图2-12）

电子秤是将现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理测定物体质量的工具。电子秤主要由承重系统（如秤盘、秤体）、传力转换系统（如杠杆传力系统、传感器）和示值系统（如刻度盘、电子显示仪表）三部分组成。它能满足并解决现实生活中提出的“快速、准确、连续、自动”的称量要求。另外，它还具有累计顾客购买的不同货物金额、累计总金额、去皮等多种功能。电子秤的最大称量30kg，分度值10g，广泛的使用于多种场所。

电子天平是以电磁力或电磁力矩平衡原理进行称量的天平。其特点是称量准确可靠，显示快速清晰，并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。它的称量范围比较小（一般不超过100g），精确度可以达到0．001g，常用于科学研究和贵重首饰的质量测量。

图2-12

地磅又称为地中衡，是用以测定车辆重量或车内货物重量的一种固定衡器。它主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，多用于仓库和车站。称量范围可以达到数十吨，精确度10kg。

随着科学技术的发展，测量质量的工具的种类越来越多，并正朝着智能化、高精度、多功能的方向发展。我们可以根据实际测量的需要选择称量和分度值合适的测量质量的工具。