物理量的测量及其工具

李文才

【摘要】几种常见物理量的测量方法和测量工具使用方法的认知。对测量工具的认识、比较、归纳测量工具的共同特性，熟练测量工具的使用方法，由此及彼，达到易学易用。

【关键词】物理量 工具 测量 使用方法 比较法 观察归纳 触类旁通

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018） 11-0284-02

测量就是将待测的物理量与一个公认的同类标准进行比较，这个标准量在物理学中往往被称为物理量的单位（或者说测量某个物理量时用来进行比较的标准量叫做单位）。任何物理量的测量都需要先规定单位，例如：在国际单位制中，长度单位是米（m），质量单位是千克（kg）、时间单位是秒（s）、热力学温标是开尔文（k），下面是学校实验室用的几种常见测量的一些测量仪器。

一、温度计

要准确地测量物体的温度，就要使用测量温度的工具——温度计。有了温度计如何正确的使用它呢？只有了解了它的构造、原理、刻度单位的确定、使用方法，这样就可以正确熟练地使用溫度计。

1.实验室温度计的构造：玻璃液泡、内径很细的玻璃管、玻璃管表面有刻度。玻璃泡中装有液体（常见的有水银、酒精、煤油等），温度计上的字母C表示采用摄氏温标（温度数值的表示方法叫做温标，目前常用的温标有摄氏温标和热力学温标等）。

2.温度计的制成原理：实验室常用的温度计是利用水银、酒精或煤油等液体的热胀冷缩性质制成的。

3.水银温度计的刻度确定：在大气压为1.01x105帕时，把冰水混合物的温度规定为“0”度，水沸腾的温度规定为“100”度，把0度到100度之间分成100等份，每一等份称为1摄氏度，这样确定的温度单位叫做摄氏度，可用符号℃来表示。在0℃以下和100℃以上温度可用1℃间隔的同样大小向外扩展，在0℃以下温度记为负值。

4.使用温度计应该做到：（1）要注意测量范围，弄清分度值的大小及单位，估计被测温度，不能用来测量超过温度计的最高刻度的温度，也不能测出低于最低刻度的温度。（2）要使温度计的玻璃泡跟被测物体充分接触，若要测量液体的温度，应使温度计的玻璃泡完全浸没在液体中，玻璃泡不能接触容器底部及侧壁。（3）在观察温度计的读数时，不能把温度计从液体中取出，应当仍旧放在液体中读数，而且要在温度计中的液柱稳定后不再升高时再读数。读数时视线应与液面相平，并能估读出一位小于最小刻度的数值。（4）若测量的是两种不同温度的液体相混合以后的混合温度，读数应当是温度计中液面升到最高点，刚刚要降低时的温度。

二、刻度尺

长度的测量是最基本的测量，刻度尺是测量长度的基本工具。通常根据被测长度两端靠近刻度线来读数，一般可准确读数到厘米或毫米位。测量时，应根据什么原则来选用适当的测量工具？在测量长度的时候，要先根据实际情况确定测量需要达到的准确程度，然后再根据测量的要求选择合适量程和分度值的刻度尺。一般情况下，刻度尺的量程要大于被测物体的长度，才能保证测量的准确性，分度值反映的是刻度尺的准确程度，过大时，测量结果不够准确，而过小没有必要，又会给读数带来不便。例如：要安装门窗玻璃进行测量时，所用的刻度尺相对测量身高时用的刻度尺准确度就应当高些。有时还考虑到测量的方便而定测量工具，例如：布店宜选用米尺，但体育课量跳远用皮卷尺比米尺方便。所以对物体进行测量时要选择合适的工具。

1.使用刻度尺测量长度时应注意：在正确使用刻度尺之前，要先观察刻度尺的零点、量程和分度值，知道刻度尺的单位。在使用刻度尺时，对于零刻度完好的刻度尺，可以从“0“刻线为起点进行测量；如果零刻度线已被磨损，应以某一刻线为“0”点，读数时要注意减去“0”点前的数字；用一定厚度的尺测量物体长度，使尺的刻度对着（或紧贴）被测量的物体，这样易看准物体边线所对的刻度，测出的长度值较为准确。

2.正确使用刻度尺：（1）尺要放正，不能歪斜。零刻度对准被测物的一端，并紧靠被测量的物体（尺要沿着所测长度，尽量靠近被测物体）。（2）读数时，视线要与尺面垂直，而且要正对刻线（视线正对被测物末端所对的刻度线）。（3）读数时，要求估读到分度值的下一位（读出准确值和估计值，对于所测长度的末端同刻线正对着时估读的下一位是“0”，应该在记录测量结果时把这个“0”写出）。（4）测量结果由数字和单位组成。

三、托盘天平

托盘天平是学校实验室常用的质量测量仪器。

1.托盘天平的结构：构成它的各部件名称是分度标牌、指针、托盘（2盘）、横梁、平衡螺母、称量标尺、游码、底座、并配有砝码盒。

2.托盘天平使用前的调节方法：（1）把天平放置在水平台面上易于操作的地方。（2）用镊子把游码轻轻拨到标尺左端的零刻线位置。（3）调节平衡螺母使横梁水平平衡（横梁水平平衡的标志是指针静止时指在分度标牌的中央刻度线上，已经调好的天平使用前，再不能搬挪位置，平衡螺母也不能再旋拧）。

3.托盘天平的使用方法（测量方法）：（1）把待测物体轻放在左盘中。（2）估计被测物体质量的大小，用镊子夹取适当的砝码轻放在右盘中。（3）用镊子轻拨游码，使指针在中央刻度線两侧摆动的幅度（格数）基本相同，或静止在中央刻度线上。（4）把右盘中的砝码的质量数和游码在标尺上的读数相加，就得到被测物体的质量。

4.使用托盘天平注意事项：（1）天平不能超过最大称量。每台天平能够称的最大质量叫做天平的最大称量，也叫量程。（2）保持天平干燥、清洁。不要把潮湿的物质和化学药品直接放在天平盘里；不要把砝码弄湿弄脏，以免锈蚀；不允许用手捏取砝码；砝码用后直接放回盒里，不要到处乱放。（3）使用天平前，要对天平进行观察。观察天平是否调平，观察天平的游码是否在标尺的左端0刻线位置处，观察天平的最大称量值，观察标尺最小刻度值（每小格）代表的质量数。（4）称量物体用镊子往天平里加减砝码时要轻拿轻放。

以上几种常见的测量工具通过比较法，要了解其性能和规格，找出他们的共同特点，遵守使用注意事项，掌握正确操作地使用方法。使用有刻度的测量工具都需要先观察零刻线的位置、量程和最小刻度值。物理学中常用比较的方法学习物理和研究物理，利用测量仪器学习和探究物理知识，在物理学这个神奇的“世界”里，体验探究自然界中物理现象的乐趣，激发我们学习物理的求知欲，培养我们学习物理的兴趣，使我们在愉快的心境下学习，在物理知识的学习中有更多的收获。

参考文献：

[1]《中学物理教师手册》（上海教育出版社出版）

[2]义务教育教科书《教师教学用书》（物理.八年级.上册）