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物理天平

物理天平是中学物理及大学实验室里最基本、最常用的仪器之一,它利用杠杆原理称衡质量。最大称量和分度值是天平的两个重要技术指标。天平的最大称量(极限负载)是指天平允许称衡的最大质量。天平的分度值是指天平的指针从平衡位置偏转一个分度时,秤盘上应增加(或减少)的最小质量。分度值的倒数称为天平的灵敏度,分度值越小灵敏度越高。

调整与使用

(1)水平调节。转动天平的底脚螺丝,将立柱调整到铅直方向。可以观察天平底座上的水准器,如果调整后气泡移向中央,则立柱已处于铅直方向;同时立柱上部的刀承平面处于水平面。如此,在称量时刀口就不易滑移。

(2)零点调节。将横梁上的游码移至左端“0”刻度线,转动制动旋钮使天平启动,这时指针会左右摆动,如果指针左右摆动的中点不在标尺的中心线,说明天平不平衡。这时,应先制动天平,然后调节横梁两端的平衡螺钉,再启动天平观察,若不平衡,则再启动天平进行调节。如此反复,直至摆动中心与标尺中心线重合。

(3)称量。在制动状态下,一般将待称物体放人天平的左盘,把砝码放人天平的右盘。按粗估质量加入砝码,启动天平,观察是否平衡。如不平衡,需首先制动天平后再适量增减砝码。增减的砝码在1g以内时,应通过移动横梁上的游码来实现。所加砝码(包括游码)的示值之和即为待测质量。测量完毕后制动天平,将砝码放回盒中。

注意事项

(1)使用天平前必须首先了解天平的称量是否满足称量要求,并检查一下天平各部件安装是否正确,砝码是否齐全。

(2)用左手旋转制动旋钮使横梁升、降时,手法一定要平稳缓慢,眼睛要注意中央刀口与刀承之间以及横梁与支销之间的情况,尽量避免彼此冲撞。

(3)空载时调准零点。将游码移到横梁左端零刻度线上,支起横梁,观察指针是否停在零位或是在零位两边对称摆动。如天平不平衡,可调节平衡螺母。

(4)称物时,被称物放在左盘,砝码放在右盘。拿取砝码,要用镊子,严禁用手。天平的起动和制动操作要做到绝对平稳,在初称阶段不必全启天平,只要已经判断出哪边重,便应制动。取放物体、砝码和游码时均应先使天平制动。

(5)取放砝码严禁直接触摸,必须使用镊子。称量完毕,立即将横梁制动,并将砝码放回盒中,同时核实砝码数。

(6)天平砝码均应预防锈蚀。高温物体、液体以及有腐蚀性的化学药品不得直接放入秤盘内称量。

技术参数

天平的主要技术参数有称量、感量等。称量是指天平所能称量的最大质量值(满载值),常以克(g)为单位表示。感量是使天平指针从平衡位置偏转到刻度盘一分度所需的最大质量,所以感量也叫做“分度值”,常以“毫克”(mg)为单位,感量反映了天平的灵敏程度。天平的技术参数还有变动性、级别、游码标尺误差,砝码精度等。

精确称量

为使测量更精密,消除天平不等臂等因素引起的误差,可以采用下列方法:

1.复称法:左盘放物体,右盘加砝码,称量值为;然后将物体放右盘,左盘放砝码称量值为,设天平左臂长为,右臂长为,物体质量为,则:

第一次天平平衡时:

第二次天平平衡时:

两式相乘并整理得到此式与天平臂长无关,消除了由于引起的误差。

2.替代法:左盘载物,右盘加干砂,使天平平衡.将左盘中物体取下,向左盘中加砝码使天平平衡,此时砝码所示质量数即为被称物质量。

3.减码法:右盘中放入一定值的砝码(砝码的质量要大于被测物质量),左盘中放入小砝码使天平平衡。将被测物放入左盘中,减少左盘中的小砝码,使天平恢复平衡,减少的砝码总质量即为被称物体质量。

外观

物理天平:天平横梁的左、中、右各镶有一个刀口。中刀口向下放在玛瑙刀承上,左、右刀口向上,通过吊耳内的玛瑙刀承下挂吊环及吊盘。

手轮通过升降杆控制横梁的起落。在立柱的后面装有水准气泡。天平配有砝码一盒,以称量为1000g的为例,砝码有200g、100g、20g、2g的各两个,500g、50g、5g、1g的各1个。

参考资料