二、用天平称质量

1、杠杆式结构分类电子式天平的基本知识天平是一种测量物体引力质量的仪器，其种类繁多，应用广泛，不仅在物理、化学、生物、材料等众多科学实验中发挥重要的作用，而且作为计量工具，在工农业生产、市场经济和技术部门也发挥了巨大的作用。1、天平的分类天平的分类有各种方法，如按天平结构分类，按天平精度分类，按用途或称量范围分类等。在这里我们介绍两种分类方法，其他分类方法参阅计量手册和有关书籍。1）按天平结构分类等臂天平具有光学读数机械加码装置普通标牌天平阻尼天平（有阻尼器）扭幅天平（无阻尼器）等臂双盘天平微分标牌天平（具有光学读数部分或全机械加码及阻尼装置）电感式电容式 电磁感应式电阻应变式2）按量程范围及等级

2、精度分类托盘天平 （低精度天平一般称程范围在 g? kg 之间） 量程分类物理天平 （一般精度天平 ,称程范围一般在g? kg 之间） 空气阻尼分析天平分析天平摆动式分析天平（称为高精度天平 ，量程在 mg ? g 之间） 光电式分析天平2、天平的结构图 1 为物理天平的结构图无论是那种天平，天平的结构大致可分为以下几部分：（ 1）横梁是“天平的心脏” ，天平通过它的杠杆作用实现称量，因此横梁的设计、用料、加工都直接影响它的精度和计量性能。材料一般采用铝或钢合金，高精度天平则采用非磁性的不锈钢或膨胀系数很小的钛合金。（ 2）立柱是“天平的脊梁” ，作为支撑横梁的骨架。它是一空心金属柱，垂直地固

3、定在底板上，柱内有制动器升降杆，可带动梁托架和托盘翼板上下运动。h 止图1物理天平a横梁；b 2 刀口；c立柱；d 刀承；ei2吊耳；fi2秤盘；g止动旋钮；动架i铅锤；ji2 底脚螺丝；ki2调平螺丝；l 指针；m 标尺；n 游码图 2 为阻尼式分析天平结构图图 3 为光电分析天平结构图图3 tg-328b型半自动光电天平1 横梁；2平衡螺丝；3吊耳；4 指针；5支点；6框罩；7圈码；8指数盘；9支柱；10梁托架；11阻尼筒；12投影屏；13秤盘；14 盘托；15 螺旋脚；16脚垫；17开关旋钮；18 零点微调杆；19 变压器；20电源插头（3）制动系统是控制天平工作和制动横梁及悬挂系统摆动

4、的装置，包括升降杆（立柱内）、盘托等部件。启动旋扭时，与旋扭相连接的开关轴使升降杆上升，带动梁托架和盘托同时运动，此时中刀落在立柱的刀承上，左右耳背落在两只边刀上，称盘可自由摆动，使天平进入工作状态。反之，关闭旋扭时，天平处于休止状态。（4）悬挂系统包括秤盘、吊耳和内阻尼筒等部件。(1) (2) 3）公式求出待测物体的质量m，（5）读数系统一般包括两部分，一部分是砝码，另一部分是游码。（6 ）天平的防护部件，除起到保护天平，还可防止外界气流、热辐射、湿度和灰尘等对称量的影响。3、天平的主要技术指标（1）天平的载量：是指天平所能承受的最大称程范围。（2） 天平的灵敏度：是指天平两侧负载相差一个单

5、位质量时，天平指针偏转的分格数。天平的敏度高，说明天平的性能好。当天平一则增加一小质量m时，指针向另一则偏转n 个格（ div ），则天平的灵敏度等于n div m 单位质量（3）天平的感量：是指天平指针偏转一个分格时所加载的砝码数。数值小，说明天平的性能好，即仪器的分辨率高。天平的灵敏度与感量之间的关系互为倒数，则有1 质量单位r - s div （4）天平几个点的概念：天平的停点是指天平指针摆动时最后所停在的位置；天平的零点是指天平空载时的停点；天平的平衡点是指天平调节平衡后空载时天平指针的停点；当天平调节为可测量状态时，天平的零点和天平的平衡点应该是同一个点。4、天平的测量误差在用天平称

6、质量时，其测量误差主要来源于以下几个方面：（1）天平的示值误差： 这部分误差主要属于系统误差（如天平的不等臂） 和随机误差（如每一次读数的不同）。（2）分度值误差：这部分误差主要属于系统误差。（3）砝码误差：这部分误差也属于系统误差。5、天平的称量方法一一天平的精密称衡（1）交换称衡法（亦称复称法）为了观察和消除可能存在的天平不等臂误差（指这种不等臂误差很小时，否则就要作结构调整了），常用的方法就是交换称衡法，即先将被测物体放在左盘，砝码放在右盘，称出质量m左，然后将被测物体放在右盘，砝码放在左盘，称出质量m右，观察m左和m右的差异值m，以此判断不等臂误差的情况。若m较小，在天平和砝码的允差范

7、围内，重复多次测量，可以近似用（消除天平的不等臂误差。m （m 左m右）（3）2 交换称衡法适用于各种等臂天平，是物体质量精密测量和砝码检验的基本方法之一，并可对横梁不等臂性误差进行计算和修正。（2）替换法直接替换法适用于等臂和不等臂天平，将标准砝码b置于右盘上，而把与待测物质量相同（同名义质量）的平衡重物t 放在左盘，使天平达到平衡，重复数次，记下平衡点位置lb（或记下此时称量值）。取出标准砝码（或取出同样质量的平衡重物），换上待测物体a，若天平的平衡状态被破坏，则在比较盘中添加或减少标准小砝码b, 使天平重新达到平衡，重复数次，记下新的平衡位置la（或记下此时的称量值），待测物体的质量由（

8、 4）式给出ma mb（la lb）s mb （ 4）s为最小分度值，mb为添加或减少的标准小砝码，第二项由替换前后指针偏转方向所定，第三项与在比较盘中是添加还是减少标准小砝码有关。例有一待测物 a约为 100g, 试用替换法测定其质量，标准砝码mb （100.007 0.007 ）g解：测量数据如表1 所示表1替换法测定质量序号左盘右盘读数平衡位置添加小砝码1121314左盘右盘1tb-0.1-0.1+0.1-0.1lb0.12ta+6.6+6.7+6.8+6.8la6.7由式（ 4）可求出待测物a的质量为 : ma 100.007 6.7 （ 0.1） 0.0001 0 100.00768

9、 （g）替换法操作简便，用单臂称量，能消除不等臂性误差。6、天平使用注意事项（1）天平调节和使用规则的注意事项i水平调节：检查水平仪的水平泡是否居中，若有偏离则表明天平不水平，应调节天平底座的螺旋脚，使水泡居中。n零点调节（天平平衡点的调节）：当天平空载且指针有偏移时，则调节横梁上的平衡螺丝（调平砝码），进行水平调节。川 加减砝码时，动作必须轻缓，否则会使刀刃急触而损坏，造成计量误差。w 一般在用高精度分析天平称量时，应先用物理天平粗测一下样品的质量，再用高精度分析天平精密测量。v在操作过程中，尽量不要开启天平的前门，取放物体可通过左侧门，取放砝码可通过右侧门，且开关门时要轻缓。w每次称量时，严禁在天平的工作状态下增减砝码，样品或砝码尽可能地放在称盘中央，以免称盘晃动磨损刀刃和影响迅速读数。（ 2）天平砝码使用注意事项砝码是称量的基准，必须保持其质量的准确性，使用时应注意以下几点i取用砝码时要用镊子，绝对禁止直接用手拿砝码，镊子不用时应随时放在砝码盒内。