利用重錘線制作精密水平尺

黃儀華　張曉玲

利用重錘線可以制作精密水平尺，不僅制作工藝簡單，而且測(cè)量精密，既整合了三角板原有功能，還能測(cè)出物體表面的坡角。

在生活中，人們常常使用水平尺來檢測(cè)物體是否水平，常見的是水準(zhǔn)泡式水平尺，如圖1所示。它是靠玻璃管內(nèi)水準(zhǔn)泡的移動(dòng)來判斷物體是否水平的，當(dāng)水平尺發(fā)生傾斜時(shí)，氣泡就會(huì)向升高的一端移動(dòng)，從而判斷物體表面哪一端高，哪一端低。

筆者在使用普通水平尺的過程中，發(fā)現(xiàn)其存在以下幾個(gè)弊端。

（1）制作工藝復(fù)雜。由于水平尺是通過觀察氣泡的移動(dòng)來判斷物體是否水平的，氣泡的大小決定了水平尺的精密程度，因此，氣泡不能太大，也不能太小，這給水平尺的制作帶來了麻煩。

（2）測(cè)量不夠精密。使用水平尺時(shí)，是通過觀察氣泡是否處于中心位置來判斷物體是否水平，在觀察判斷過程中，人為因素所造成的誤差比較大。

（3）在使用過程中只能判斷物體是否水平，但物體表面的坡角具體是多大，則無法測(cè)量。

為了改進(jìn)普通水平尺的不足，筆者設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，不僅制作工藝簡單，而且測(cè)量精密，既整合了三角板原有功能，還能測(cè)出物體表面的坡角。

1 器材

普通量角器、細(xì)線、小圓錐體、教學(xué)用三角板、強(qiáng)力膠。

2 制作方法

（1）將量角器刻度按照如圖3所示改進(jìn)。

（2）用細(xì)線和圓錐體做成重錘線。

（3）用強(qiáng)力膠依圖2所示，將量角器、教學(xué)用三角板粘合在一起，注意使量角器的零刻度線與三角板的底邊垂直。

（4）用強(qiáng)力膠將重錘線一端固定在量角器中心處。

3 使用方法

將三角板底邊緊貼被測(cè)物體表面豎直放置，如圖4所示。

如果被測(cè)物體表面水平，那么重錘線將與量角器的零刻度線重合；如果被測(cè)物體表面不水平，那么重錘線在量角器上所指示的角度即等于被測(cè)物體表面的坡角。

4 工作原理

對(duì)圖4用幾何圖形簡化，

可得圖5，由于量角器零刻度

線與物體表面垂直，重錘線與水平面垂直，所以量角器零刻度線、重錘線、斜面所組成的三角形與重錘線、斜面、水平面所組成的三角形是相似三角形。由相似三角形的特點(diǎn)可推出：∠1和∠2相等，所以，量角器零刻度線與重錘線的夾角等于被測(cè)物體表面與水平面所成的角度，即坡角。