叶世海，韩修林

（阜阳师范大学 物理与电子工程学院，安徽 阜阳 236037 ）

0 引言

物理天平是基础物理实验中一个基本的测量工具，虽然众所周知其测量原理是等臂杠杆平衡原理，即天平平衡时，待测物的重量与砝码相等，进而得出待测物的质量与砝码相等[1]。对于等臂杠杆，如图1(a)和图1(b)所示。

其支撑点O 在杠杆的中点，无论其处于水平还是倾斜平衡状态，待测物的力臂R1都应与砝码的力臂R2相等，待测物的重量与砝码相等，进而待测物的质量与砝码相等，那么称量时为什么要求天平横梁必须水平平衡呢？物理天平横梁为什么是金属片状而不是杆状？横梁上感量指针及感量指针上的感量重锤作用是什么？横梁测量精度（0.1g）[2]是如何定标出来的？这些问题实验教材都未具体给出说明，使得学生对物理天平缺乏具体认识，造成天平实验具体操作困难重重，称量时产生较大测量误差。为此笔者从等臂杠杆平衡原理着手，结合物理天平结构，对影响物理天平测量误差的几个因素做了具体的分析与研究，不仅使大家对物理天平有了深刻的认识，提高了测量精度，而且使大家理论联系实际、分析问题、解决问题的水平得到大幅度提高，大大增强实践创新这一综合能力。

图1 (a) 等臂杠杆水平平衡状态Fig.1(a) Horizontal equilibrium state of equal arm lever

图1 (b) 等臂杠杆倾斜平衡状态Fig.1(b) Equal arm lever tilt balance state

图2 物理天平结构图Fig.2 Structure of physical balance

图3 等臂天平倾斜平衡示意图Fig.3 Inclined balance diagram of equal arm balance

1 物理天平的结构分析

物理天平的结构如图2 所示，虽然其测量原理是等臂杠杆……