天平的基本原理
天平的基本原理
天平是实验室中常用的仪器。天平是一种衡器，是衡量物体质量的仪器。它依据杠杆原理制成，在杠杆的两端各有一小盘，一端放砝码，另一端放要称的物体，杠杆*装有指针，两端平衡时，两端的质量（重量）相等。这些道理对学过物理学的人来说已经是老生常谈了。现代的天平，越来越精密，越来越灵敏，种类也越来越多。我们都知道，有普通天平、分析天平，有常量分析天平、微量分析天平、半微量分析天平，等等。须知，天平不是一下子就发展成今天这个样子的，它还有一段发展史呢！
天平原理示意
天平的发明很早。在埃及尼罗河三角洲盛产一种水生植物，很像我国多水地区生长的芦苇，将其茎逐层剥离撕成薄片，可以写字，这种东西叫做纸草。许多欧洲国家的文字中的纸就是从纸草的拉丁文演变而来的。用纸草写成的书是纸草书，它成为古代埃及重要的历史文献。我们现在所知道的古埃及的情况，特别是科学技术的历史发展情况，很多都是来源于纸草书上的记载。当然，纸草书上的文字不是现代文字，而是一种象形文字，经过很多专家的研究才读懂了那种文字。据纸草书的记载，早在公元前1500多年，埃及人就已经使用天平了，还有人说，埃及人使用天平的时间还要早，大约在公元前5000年以前。古埃及的天平虽然做的很粗糙，但是已经有了现代天平的轮廓，成为现代天平的雏型。下图画的就是古代埃及人使用的天平。
从图可见，这种天平是用一根竖棍中间钻个孔，横穿一根棍儿，在棍的两端各用绳子挂上一个盘子。这种天平使用了很长时间，直到大约公元前500年，罗马的“杆称”才出现，杆称靠移动称砣的位置来保持与被称物品重量的平衡，实际上是将天平的一端（放砝码端）由固定式变成活动式，其好处是只要配上一个称砣就可以了，而天平的砝码要好几个。杆称也是用绳子吊一个盘子，再用绳子吊一个称砣，除一端可活动外，基本形式与天平相同。
人们在使用天平和杆称过程中，感到用绳子吊一个盘子是一件很麻烦的事，使用起来很不方便。于是，有人想去掉这讨厌的绳子，17世纪中叶，法国数学家洛贝尔巴尔发明了摆动托盘天平，托盘天平的发明被认为是对古老的吊式天平的重大改进，至今，托盘天平仍在被广泛使用。下图画的是现在实验室中常见的一种托盘天平，比17世纪的托盘天平有了很大改进。图中1是天平横梁，两端各支撑一个称盘2。这两部分构成了托盘天平的骨架，体现了托盘天平的基本设计原理，见下面的示意图：当横梁1平衡时，力矩相等，f1l1=f2l2，f1＝m1g， f2=m2g，l1=l2，∴m1gl1＝m2gl2，m1=m2，这就是说，由已知砝码的质量可知被称量物的质量。下图中3为指针，4是刻度盘，指针正对准刻度盘中心表示两端达到平衡，5为游码标尺，6是游码，7是调零螺母。与天平配套的还有砝码。
应当指出，托盘天平的发明并没有使吊式天平退出历史舞台，相反，吊式天平不仅为人们继续使用，特别是科学家们仍继续使用着，而且在使用中不断改进，现代广泛应用的精密天平大都是吊式的，而托盘天平在日常生产和生活中用的较多，在科学实验中大多在性要求不太高的称量中使用。
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从图可见，这种天平是用一根竖棍中间钻个孔，横穿一根棍儿，在棍的两端各用绳子挂上一个盘子。这种天平使用了很长时间，直到大约公元前500年，罗马的“杆称”才出现，杆称靠移动称砣的位置来保持与被称物品重量的平衡，实际上是将天平的一端（放砝码端）由固定式变成活动式，其好处是只要配上一个称砣就可以了，而天平的砝码要好几个。杆称也是用绳子吊一个盘子，再用绳子吊一个称砣，除一端可活动外，基本形式与天平相同。
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应当指出，托盘天平的发明并没有使吊式天平退出历史舞台，相反，吊式天平不仅为人们继续使用，特别是科学家们仍继续使用着，而且在使用中不断改进，现代广泛应用的精密天平大都是吊式的，而托盘天平在日常生产和生活中用的较多，在科学实验中大多在性要求不太高的称量中使用。
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