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(rèn)知。對(duì)測量工具的認(rèn)識(shí)、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(dá)到易學(xué)易用。

【關(guān)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(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018） 11-0284-02

測量就是將待測的物理量與一個(gè)公認(rèn)的同類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量在物理學(xué)中往往被稱為物理量的單位（或者說測量某個(gè)物理量時(shí)用來進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)量叫做單位）。任何物理量的測量都需要先規(guī)定單位，例如：在國際單位制中，長度單位是米（m），質(zhì)量單位是千克（kg）、時(shí)間單位是秒（s）、熱力學(xué)溫標(biāo)是開爾文（k），下面是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室用的幾種常見測量的一些測量儀器。

一、溫度計(jì)

要準(zhǔn)確地測量物體的溫度，就要使用測量溫度的工具——溫度計(jì)。有了溫度計(jì)如何正確的使用它呢？只有了解了它的構(gòu)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(jì)。

1.實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)的構(gòu)造：玻璃液泡、內(nèi)徑很細(xì)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(jì)上的字母C表示采用攝氏溫標(biāo)（溫度數(shù)值的表示方法叫做溫標(biāo)，目前常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)等）。

2.溫度計(jì)的制成原理：實(shí)驗(yàn)室常用的溫度計(jì)是利用水銀、酒精或煤油等液體的熱脹冷縮性質(zhì)制成的。

3.水銀溫度計(jì)的刻度確定：在大氣壓為1.01x105帕?xí)r，把冰水混合物的溫度規(guī)定為“0”度，水沸騰的溫度規(guī)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(hào)℃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(kuò)展，在0℃以下溫度記為負(fù)值。

4.使用溫度計(jì)應(yīng)該做到：（1）要注意測量范圍，弄清分度值的大小及單位，估計(jì)被測溫度，不能用來測量超過溫度計(jì)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(jì)的玻璃泡跟被測物體充分接觸，若要測量液體的溫度，應(yīng)使溫度計(jì)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(cè)壁。（3）在觀察溫度計(jì)的讀數(shù)時(shí)，不能把溫度計(jì)從液體中取出，應(yīng)當(dāng)仍舊放在液體中讀數(shù)，而且要在溫度計(jì)中的液柱穩(wěn)定后不再升高時(shí)再讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與液面相平，并能估讀出一位小于最小刻度的數(shù)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(shù)應(yīng)當(dāng)是溫度計(jì)中液面升到最高點(diǎn)，剛剛要降低時(shí)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(jù)被測長度兩端靠近刻度線來讀數(shù)，一般可準(zhǔn)確讀數(shù)到厘米或毫米位。測量時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么原則來選用適當(dāng)?shù)臏y量工具？在測量長度的時(shí)候，要先根據(jù)實(shí)際情況確定測量需要達(dá)到的準(zhǔn)確程度，然后再根據(jù)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(zhǔn)確性，分度值反映的是刻度尺的準(zhǔn)確程度，過大時(shí)，測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，而過小沒有必要，又會(huì)給讀數(shù)帶來不便。例如：要安裝門窗玻璃進(jìn)行測量時(shí)，所用的刻度尺相對(duì)測量身高時(shí)用的刻度尺準(zhǔn)確度就應(yīng)當(dāng)高些。有時(shí)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(yuǎn)用皮卷尺比米尺方便。所以對(duì)物體進(jìn)行測量時(shí)要選擇合適的工具。

1.使用刻度尺測量長度時(shí)應(yīng)注意：在正確使用刻度尺之前，要先觀察刻度尺的零點(diǎn)、量程和分度值，知道刻度尺的單位。在使用刻度尺時(shí)，對(duì)于零刻度完好的刻度尺，可以從“0“刻線為起點(diǎn)進(jìn)行測量；如果零刻度線已被磨損，應(yīng)以某一刻線為“0”點(diǎn)，讀數(shù)時(shí)要注意減去“0”點(diǎn)前的數(shù)字；用一定厚度的尺測量物體長度，使尺的刻度對(duì)著（或緊貼）被測量的物體，這樣易看準(zhǔn)物體邊線所對(duì)的刻度，測出的長度值較為準(zhǔn)確。

2.正確使用刻度尺：（1）尺要放正，不能歪斜。零刻度對(duì)準(zhǔn)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(shù)時(shí)，視線要與尺面垂直，而且要正對(duì)刻線（視線正對(duì)被測物末端所對(duì)的刻度線）。（3）讀數(shù)時(shí)，要求估讀到分度值的下一位（讀出準(zhǔn)確值和估計(jì)值，對(duì)于所測長度的末端同刻線正對(duì)著時(shí)估讀的下一位是“0”，應(yīng)該在記錄測量結(jié)果時(shí)把這個(gè)“0”寫出）。（4）測量結(jié)果由數(shù)字和單位組成。

三、托盤天平

托盤天平是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室常用的質(zhì)量測量儀器。

1.托盤天平的結(jié)構(gòu)：構(gòu)成它的各部件名稱是分度標(biāo)牌、指針、托盤（2盤）、橫梁、平衡螺母、稱量標(biāo)尺、游碼、底座、并配有砝碼盒。

2.托盤天平使用前的調(diào)節(jié)方法：（1）把天平放置在水平臺(tái)面上易于操作的地方。（2）用鑷子把游碼輕輕撥到標(biāo)尺左端的零刻線位置。（3）調(diào)節(jié)平衡螺母使橫梁水平平衡（橫梁水平平衡的標(biāo)志是指針靜止時(shí)指在分度標(biāo)牌的中央刻度線上，已經(jīng)調(diào)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(jì)被測物體質(zhì)量的大小，用鑷子夾取適當(dāng)?shù)捻来a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(cè)擺動(dòng)的幅度（格數(shù)）基本相同，或靜止在中央刻度線上。（4）把右盤中的砝碼的質(zhì)量數(shù)和游碼在標(biāo)尺上的讀數(shù)相加，就得到被測物體的質(zhì)量。

4.使用托盤天平注意事項(xiàng)：（1）天平不能超過最大稱量。每臺(tái)天平能夠稱的最大質(zhì)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(zhì)和化學(xué)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(duì)天平進(jìn)行觀察。觀察天平是否調(diào)平，觀察天平的游碼是否在標(biāo)尺的左端0刻線位置處，觀察天平的最大稱量值，觀察標(biāo)尺最小刻度值（每小格）代表的質(zhì)量數(shù)。（4）稱量物體用鑷子往天平里加減砝碼時(shí)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(guī)格，找出他們的共同特點(diǎn)，遵守使用注意事項(xiàng)，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(xué)中常用比較的方法學(xué)習(xí)物理和研究物理，利用測量儀器學(xué)習(xí)和探究物理知識(shí)，在物理學(xué)這個(gè)神奇的“世界”里，體驗(yàn)探究自然界中物理現(xiàn)象的樂趣，激發(fā)我們學(xué)習(xí)物理的求知欲，培養(yǎng)我們學(xué)習(xí)物理的興趣，使我們在愉快的心境下學(xué)習(xí)，在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)中有更多的收獲。

參考文獻(xiàn)：

[1]《中學(xué)物理教師手冊》（上海教育出版社出版）

[2]義務(wù)教育教科書《教師教學(xué)用書》（物理.八年級(jí).上冊）