物理量的測量及其工具

李文才

【摘要】幾種常見物理量的測量方法和測量工具使用方法的認知。對測量工具的認識、比較、歸納測量工具的共同特性，熟練測量工具的使用方法，由此及彼，達到易學易用。

【關鍵詞】物理量 工具 測量 使用方法 比較法 觀察歸納 觸類旁通

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018） 11-0284-02

測量就是將待測的物理量與一個公認的同類標準進行比較，這個標準量在物理學中往往被稱為物理量的單位（或者說測量某個物理量時用來進行比較的標準量叫做單位）。任何物理量的測量都需要先規定單位，例如：在國際單位制中，長度單位是米（m），質量單位是千克（kg）、時間單位是秒（s）、熱力學溫標是開爾文（k），下面是學校實驗室用的幾種常見測量的一些測量儀器。

一、溫度計

要準確地測量物體的溫度，就要使用測量溫度的工具——溫度計。有了溫度計如何正確的使用它呢？只有了解了它的構造、原理、刻度單位的確定、使用方法，這樣就可以正確熟練地使用溫度計。

1.實驗室溫度計的構造：玻璃液泡、內徑很細的玻璃管、玻璃管表面有刻度。玻璃泡中裝有液體（常見的有水銀、酒精、煤油等），溫度計上的字母C表示采用攝氏溫標（溫度數值的表示方法叫做溫標，目前常用的溫標有攝氏溫標和熱力學溫標等）。

2.溫度計的制成原理：實驗室常用的溫度計是利用水銀、酒精或煤油等液體的熱脹冷縮性質制成的。

3.水銀溫度計的刻度確定：在大氣壓為1.01x105帕時，把冰水混合物的溫度規定為“0”度，水沸騰的溫度規定為“100”度，把0度到100度之間分成100等份，每一等份稱為1攝氏度，這樣確定的溫度單位叫做攝氏度，可用符號℃來表示。在0℃以下和100℃以上溫度可用1℃間隔的同樣大小向外擴展，在0℃以下溫度記為負值。

4.使用溫度計應該做到：（1）要注意測量范圍，弄清分度值的大小及單位，估計被測溫度，不能用來測量超過溫度計的最高刻度的溫度，也不能測出低于最低刻度的溫度。（2）要使溫度計的玻璃泡跟被測物體充分接觸，若要測量液體的溫度，應使溫度計的玻璃泡完全浸沒在液體中，玻璃泡不能接觸容器底部及側壁。（3）在觀察溫度計的讀數時，不能把溫度計從液體中取出，應當仍舊放在液體中讀數，而且要在溫度計中的液柱穩定后不再升高時再讀數。讀數時視線應與液面相平，并能估讀出一位小于最小刻度的數值。（4）若測量的是兩種不同溫度的液體相混合以后的混合溫度，讀數應當是溫度計中液面升到最高點，剛剛要降低時的溫度。

二、刻度尺

長度的測量是最基本的測量，刻度尺是測量長度的基本工具。通常根據被測長度兩端靠近刻度線來讀數，一般可準確讀數到厘米或毫米位。測量時，應根據什么原則來選用適當的測量工具？在測量長度的時候，要先根據實際情況確定測量需要達到的準確程度，然后再根據測量的要求選擇合適量程和分度值的刻度尺。一般情況下，刻度尺的量程要大于被測物體的長度，才能保證測量的準確性，分度值反映的是刻度尺的準確程度，過大時，測量結果不夠準確，而過小沒有必要，又會給讀數帶來不便。例如：要安裝門窗玻璃進行測量時，所用的刻度尺相對測量身高時用的刻度尺準確度就應當高些。有時還考慮到測量的方便而定測量工具，例如：布店宜選用米尺，但體育課量跳遠用皮卷尺比米尺方便。所以對物體進行測量時要選擇合適的工具。

1.使用刻度尺測量長度時應注意：在正確使用刻度尺之前，要先觀察刻度尺的零點、量程和分度值，知道刻度尺的單位。在使用刻度尺時，對于零刻度完好的刻度尺，可以從“0“刻線為起點進行測量；如果零刻度線已被磨損，應以某一刻線為“0”點，讀數時要注意減去“0”點前的數字；用一定厚度的尺測量物體長度，使尺的刻度對著（或緊貼）被測量的物體，這樣易看準物體邊線所對的刻度，測出的長度值較為準確。

2.正確使用刻度尺：（1）尺要放正，不能歪斜。零刻度對準被測物的一端，并緊靠被測量的物體（尺要沿著所測長度，盡量靠近被測物體）。（2）讀數時，視線要與尺面垂直，而且要正對刻線（視線正對被測物末端所對的刻度線）。（3）讀數時，要求估讀到分度值的下一位（讀出準確值和估計值，對于所測長度的末端同刻線正對著時估讀的下一位是“0”，應該在記錄測量結果時把這個“0”寫出）。（4）測量結果由數字和單位組成。

三、托盤天平

托盤天平是學校實驗室常用的質量測量儀器。

1.托盤天平的結構：構成它的各部件名稱是分度標牌、指針、托盤（2盤）、橫梁、平衡螺母、稱量標尺、游碼、底座、并配有砝碼盒。

2.托盤天平使用前的調節方法：（1）把天平放置在水平臺面上易于操作的地方。（2）用鑷子把游碼輕輕撥到標尺左端的零刻線位置。（3）調節平衡螺母使橫梁水平平衡（橫梁水平平衡的標志是指針靜止時指在分度標牌的中央刻度線上，已經調好的天平使用前，再不能搬挪位置，平衡螺母也不能再旋擰）。

3.托盤天平的使用方法（測量方法）：（1）把待測物體輕放在左盤中。（2）估計被測物體質量的大小，用鑷子夾取適當的砝碼輕放在右盤中。（3）用鑷子輕撥游碼，使指針在中央刻度線兩側擺動的幅度（格數）基本相同，或靜止在中央刻度線上。（4）把右盤中的砝碼的質量數和游碼在標尺上的讀數相加，就得到被測物體的質量。

4.使用托盤天平注意事項：（1）天平不能超過最大稱量。每臺天平能夠稱的最大質量叫做天平的最大稱量，也叫量程。（2）保持天平干燥、清潔。不要把潮濕的物質和化學藥品直接放在天平盤里；不要把砝碼弄濕弄臟，以免銹蝕；不允許用手捏取砝碼；砝碼用后直接放回盒里，不要到處亂放。（3）使用天平前，要對天平進行觀察。觀察天平是否調平，觀察天平的游碼是否在標尺的左端0刻線位置處，觀察天平的最大稱量值，觀察標尺最小刻度值（每小格）代表的質量數。（4）稱量物體用鑷子往天平里加減砝碼時要輕拿輕放。

以上幾種常見的測量工具通過比較法，要了解其性能和規格，找出他們的共同特點，遵守使用注意事項，掌握正確操作地使用方法。使用有刻度的測量工具都需要先觀察零刻線的位置、量程和最小刻度值。物理學中常用比較的方法學習物理和研究物理，利用測量儀器學習和探究物理知識，在物理學這個神奇的“世界”里，體驗探究自然界中物理現象的樂趣，激發我們學習物理的求知欲，培養我們學習物理的興趣，使我們在愉快的心境下學習，在物理知識的學習中有更多的收獲。

參考文獻：

[1]《中學物理教師手冊》（上海教育出版社出版）

[2]義務教育教科書《教師教學用書》（物理.八年級.上冊）