[科普中国]-阻尼天平

阻尼天平又称空气阻尼天平，它比普通天平在两边增加了一套阻尼装置。它是由大小两个圆筒组成，大的口朝上，固定在天平柱上，小的口朝下，悬挂在镫状挂钩上，恰好套在大筒口内，相互间有小量空间。当横梁摆动时，小筒在大筒内上下移动，由于空气的阻力作用，可使摆动很快静止下来。

结构组成空气阻尼天平的结构由以下几部分组成：

(1)天平横梁及玛瑙刀天平的主要部件是天平横梁，它由铝合金材料制成。横梁上装有三个菱形的玛瑙刀，其中一个装在横梁的中间，刀口向下，称为中刀或支点刀；另两个等距离地分别安装在横梁两端，刀口向上，称为边刀或承重刀，三个刀口的棱边完全平行，并处于同一水平面上。玛瑙刀口锋利平滑。当天平启动时，三个刀口分别由玛瑙平板支承，可以很灵敏地摆动。若刀口出现缺损或经长期使用磨钝后，天平摆动阻力增加，灵敏度下降。因此要特别注意保护玛瑙刀口，天平关闭时横梁被托叶架起，使刀口不与平板接触，托叶就是一种保护装置。

(2)空气阻尼器在两个秤盘上方都装有空气阻尼器，此阻尼器由铝材制成的圆筒形套盒组成，外盒固定在天平支柱上，内盒比外盒略小，内盒悬挂在吊耳勾上，两盒间隙均匀，不发生摩擦。当启动天平时，内盒能自由地上下移动，由于盒内空气阻力作用，使天平横梁能较快地停止摆动而达到平衡，更方便观察指针读数。

(3)砝码每台天平都附有一盒配套的砝码，19以上的砝码用铜合金或不锈钢制成，19以下的砝码用铝合金制成片状，俗称片码。砝码按一定的顺序放在砝码盒的固定位置上，系列砝码中，两个面值相同的砝码，其中一个带有星号(*)的标志，是因为面值虽然相同，但其质量不一定绝对相等，所以用星号标记以示区别。如果是用两次质量之差来计算出所称物体的质量时，应使用同一砝码进行称量，以减少误差。

(4)游码与游码标尺10mg以下的质量，可借游码在游码标尺上移动位置达到平衡。游码由铝丝制成，质量为10mg。游码标尺上刻有20个大格，每一大格表示1mg，每一大格分五等份，每一小格相当于0.2mg。游码标尺的中间刻度为“0”，正好处在天平的支点位置上，如将游码放在右方刻度“10”处，则表示在右盘上加了10mg；如放在左方刻度“5”处，则表示在右盘上减少了5mg。

(5)读数标牌读数标牌上分20格，通常以左边为“0”，中间为“10”进行读数。一般要求指针的读数在9～11间。空气阻尼天平一般可称准0.1-0.2mg，最大载荷为100g或200g。1

特点阻尼天平主要部件是铝合金制成的三角形横梁，梁上装有三把三棱形的玛瑙刀，其中一把装在横梁中间，刀口向下，称为支点刀。在支点刀的两侧等距离处装上两把三棱形玛瑙刀，刀口向上，称为承重刀，相当于杠杆的A点及a点。支点刀放在一个玛瑙平板的刀承上，即相当于杠杆的B点。这三把刀口的棱边完全平行，并位于同一水平上。承重刀上面分别挂两个吊习：(或称为蹬)，吊耳下面各挂一个称盘，可分别放砝码及被称物。

为了便于观察天平梁的倾斜程度，在梁的中间装有一根指针，在指针下端的后面装有一块标牌。为了尽快地使天平静止，提高称量速度，在称盘上面装有两只阻尼器。阻尼器是由两只铝盒制成，内盒比外盒稍小一点，正好套入外盒，并保持其间隙均匀，没有摩擦。当横梁摆动时，由于空气阻力关系。使横梁较快地停止摆动而达到平衡。为了能简便地称出毫克及毫克以下重量，因此在天平梁上面的前端装有一个游码标尺。玛瑙刀口的角度及锋刃完整程度、刀承是否平滑，直接影响天平的质量。为了保护刀口，可用旋钮控制升降枢，在不使用天平或在加减砝码时，都要将天平梁托起，使玛瑙刀与刀承分开。为了防止气流、灰尘、水蒸汽等对天平的影响，将天平装在玻璃匣内。玻璃匣前面有一个可上下移动的玻璃门，左右两侧各有两扇门，可供放取被称物及砝码时用。每架天平都有一盒砝码，1克以上的砝码用铜合金或不锈钢制成，而1克以下的砝码是片状的，称为片码，由铝合金或铂合金制成。游码则由铝丝或铂丝做成。它们均以一定的位置放在砝码盒中。1

测量过程1.零点的测定。每次称量前首先要测定其零点，即天平在不载重情况下处于平衡状态时指针在标牌上所指的位置。测定时，先检查它的装置是否正常，位置是否水平，然后在不载重情况下，小心的放下升降枢，使指针摆动，在指针静止时，记下指针在标牌上所指的位置，估计至小数点后一位数，标牌上刻有20格，右面为0，中间为土0，左面是20。

2.物体的称量。以称取称量瓶为例，先将称量瓶放在台秤上进行粗称，若重量为7.9克，再测定分析天平的零点，设为10.5；然后将称量瓶放在天平的左盘上，用砝码盒内镊子夹取了7.9克的砝码；广右盘上，再适当加减片码及调节游码的位置，使天平指针接近于零点附近。此时总砝码重为7.8620克，而指针指在9.6处(天平载重时的平衡位置，称为平衡点)说明砝码还太轻，将游码放在3毫克处，即重为7.8630克，指针平衡点为土2.6，此时砝码又太重，因此称量瓶重量应在7.8620克～7.8630克之间。

3.固体试样的称取。

(1)直接法。有的固体试样不吸水，在空气中性质稳定，如金属、矿石等即可用直接法称出(注意不得把试样直接放在天平盘上)。若称取指定重量试样时，可先称取容器重量(如表面皿、称量纸等)；如要称取0.6000克钢样，则可增加0.6000克砝码，再将钢样用角匙加入容器中，逐步增加其重量，直至两次平衡点一致。

(2)差减法。有些试样在空气中不稳定，可以用差减法来称取。先在称量瓶中装有一些试样，在分析天平上称出其重量，设为W1从称量瓶中倾出一部分试样子容器内，再称得重量为W2此时所倾出的试样重量即为W1-W22。

使用天平的规则(1)在天平盘上放置及取下物品、砝码时，都必须先把天平梁托住，否则易使刀口损坏。当用旋钮放下或升起天平梁时，应小心缓慢。如指针已摆出标牌以外，应立即托住天平梁。在称量时，必须把天平门关好。

(2)热的物体不能直接放在天平盘上称量，因为天平盘附近空气受热膨胀上升的气流将使称量的结果不准确。天平梁也会因热胀影响臂长而产生误差，因此应将热的物体放在干燥器内冷却至室温后再行称量。

(3)具有腐蚀性蒸气或吸湿性的物体，必须放在密闭容器内称量。

(4)分析天平的砝码，都有其固定的重量，取放砝码时必须应用镊子夹取，不得用手指直接拿取，以免弄脏了砝码，使重量不准确。砝码都应该放在砝码盒中固定的位置上，称量结果可根据砝码盒中空位求出，然后将砝码放入盒中时再核对一遍。

(5)为了减小称量误差，在作同一实验时，所有称量要使用同一架天平与同一组砝码。

(6)称量完毕后，应将砝码按一定位置放回砝码盒内，用毛笔将天平内灰尘扫除干净，检查天平梁是否托住，然后用罩布将天平罩好，再离开天平室。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学