實(shí)驗(yàn)一分析天平電子教案2023/2/21第一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日ABCPQ三、分析天平的稱量原理

分析天平的天平梁起杠桿作用，三個(gè)瑪瑙刀口是支點(diǎn)B與力點(diǎn)A和C，P、Q是兩個(gè)力點(diǎn)所受的力。天平達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，P=Q，砝碼的質(zhì)量即是物體的質(zhì)量。天平根據(jù)杠桿原理設(shè)計(jì)的：2023/2/22第二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日天平類型精度托盤天平0.1g普通天平0.001g分析天平半自動(dòng)電光天平0.1mg全自動(dòng)電光天平電子分析天平微量天平0.01mg超微量天平0.001mg四、分析天平的分類2023/2/23第三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日半自動(dòng)分析天平2023/2/24第四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日全自動(dòng)分析天平2023/2/25第五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日電子天平2023/2/26第六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（一）、半自動(dòng)電光天平基本構(gòu)造1、橫梁部分；2、立柱部分；3、天平箱部分；4、光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)；5、砝碼；2023/2/27第七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日吊耳指針1、橫梁部分：天平橫梁是天平的主要部件重心螺絲天平梁支點(diǎn)刀秤盤承重刀平衡螺絲2023/2/28第八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)天平梁：起平衡和承載物體的作用。梁的中間和等距離的兩端裝有三個(gè)三棱形的瑪瑙刀，一個(gè)裝在正中稱支點(diǎn)刀，刀口向下，天平啟動(dòng)后作為支點(diǎn),另外兩個(gè)與支點(diǎn)刀等距離地分別安裝在梁的左右兩端，稱為承重刀（或邊刀），刀口向上。這三個(gè)刀口必須完全平行且位于同一水平面內(nèi)。刀口的角度和刀鋒的完整程度直接影響天平的稱量準(zhǔn)確度。2023/2/29第九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（3）平衡螺絲：天平梁上部?jī)啥烁餮b有一個(gè)，用來(lái)調(diào)節(jié)天平的零點(diǎn)（粗調(diào)零點(diǎn)）。

（2）指針和標(biāo)尺：指針固定在天平梁中央，下端裝有標(biāo)尺，標(biāo)尺位置可通過(guò)投影屏讀出，從而確定天平梁的平衡位置。（4）吊耳和天平盤：吊耳兩端面向下有兩個(gè)螺絲凹槽。天平休止時(shí)，凹槽與托葉上的螺絲接觸，將吊耳托住，使瑪瑙刀口與平板脫開(kāi)。吊耳上還裝有掛天平盤和空氣阻尼器內(nèi)筒的懸鉤。（5）重心螺絲：2023/2/210第十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日天平稱盤2023/2/211第十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日分析天平部件2023/2/212第十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2.立柱部分：包括立柱本身、刀承、托葉、升降旋鈕、盤托、阻尼器、水平儀。支柱刀承托葉空氣阻尼器升降旋鈕盤托水平儀2023/2/213第十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）支柱：是金屬做的中空?qǐng)A柱，下端固定在天平底座中央。柱的上方嵌有瑪瑙平板（即刀承），與梁中央的瑪瑙刀口接觸。天平柱的上部還裝有能升降的托葉，天平休止時(shí)，有托葉托住天平梁，使瑪瑙刀口不承重，保護(hù)刀口不損傷。2023/2/214第十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）水平儀：（在支柱上裝有水平泡，靠水平調(diào)節(jié)螺絲使天平放置水平。（3）空氣阻尼器：兩個(gè)套在一起的圓筒，兩圓筒間有均勻的空隙，使內(nèi)筒能自由上下移動(dòng)。利用筒內(nèi)空氣的阻力產(chǎn)生阻尼作用，使天平很快達(dá)到平衡狀態(tài)。2023/2/215第十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（4）天平盤托：位于天平稱盤下面，裝在天平底板上。天平休止時(shí)，盤托升起把天平托住。（5）升降旋鈕（升降樞）：連接著托葉和盤托，是控制天平工作狀態(tài)和休止?fàn)顟B(tài)的旋鈕，就是天平的開(kāi)關(guān)。使用天平時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)升降旋鈕，托葉落下，三個(gè)瑪瑙刀口與相應(yīng)的瑪瑙平板接觸，同時(shí)盤托落下，天平處于工作狀態(tài)。相反，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)升降旋鈕，托葉升起，將天平梁托起，天平處于休止?fàn)顟B(tài)。2023/2/216第十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2023/2/217第十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日3、天平箱部分：天平箱本身底板天平腳、腳墊機(jī)械加碼裝置2023/2/218第十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）天平箱：保護(hù)天平，防止灰塵、潮濕氣體和有害氣體等的浸入，同時(shí)也可減小天平附近空氣流動(dòng)對(duì)稱量的影響。天平有一個(gè)前門和左、右兩個(gè)側(cè)門。（2）天平的底板：是整個(gè)天平的基座。底板下面有調(diào)零撥桿，左右撥動(dòng)，可微調(diào)天平的零點(diǎn)位置。（3）天平腳和腳墊：天平的三只腳固定在天平底板下面，每只腳都有腳墊，防止天平箱滑動(dòng)。前面兩只腳有可調(diào)螺絲，旋轉(zhuǎn)可調(diào)天平的水平位置。2023/2/219第十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（4）機(jī)械加碼裝置：轉(zhuǎn)動(dòng)圈瑪指數(shù)盤可往天平梁上加砝碼。指數(shù)盤上刻有圈瑪?shù)馁|(zhì)量，天平達(dá)到平衡時(shí)，可由內(nèi)外層讀出圈瑪?shù)馁|(zhì)量，確定物體質(zhì)量小數(shù)點(diǎn)后的第一、二位。2023/2/220第二十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

圖-光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)1-燈座2-照明筒3-聚光管4-指針5-物鏡筒6-小反射鏡7-大反射鏡8投影屏4、光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)：2023/2/221第二十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

稱量時(shí)，接通電源后，光源產(chǎn)生的光透過(guò)指針下端的標(biāo)尺，并經(jīng)光學(xué)放大，投影到屏上（又稱光幕），位于天平指針下端標(biāo)尺前，其上有一豎線，稱為標(biāo)線在投影屏上能讀出0.1~10mg范圍內(nèi)的稱量讀數(shù)。2023/2/222第二十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日5、砝碼系統(tǒng)（1）砝碼盒：

1克以上的砝碼從砝碼盒中夾取，每盒砝碼有100g1個(gè)，50g1個(gè)，20g2個(gè)，10g1個(gè)，5g1個(gè)，2g2個(gè)，1g1個(gè)。采用5、2、2、1編碼制2023/2/223第二十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）環(huán)碼（圈碼）外圈：100mg-900mg,其中500mg一個(gè)；200mg一個(gè)，100mg兩個(gè)；內(nèi)圈：10mg-90mg,其中，50mg一個(gè)；20mg一個(gè)；10mg兩個(gè)。采用5、2、1、1編碼制2023/2/224第二十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（二）分析天平計(jì)量性能1.天平的靈敏性：用天平的靈敏度表示，是指天平上增加一個(gè)小質(zhì)量所引起的指針偏移的程度。指針偏移距離越大，表示天平俞靈敏，其感覺(jué)能力俞強(qiáng)。天平靈敏度一般規(guī)定為1毫克砝碼引起指針在讀數(shù)標(biāo)尺上所偏移的格數(shù)。公式如下：

2023/2/225第二十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

靈敏度也可用感量（分度值）來(lái)表示。感量是指針偏移一格時(shí)所需的毫克數(shù)對(duì)同一臺(tái)天平來(lái)說(shuō)，感量（S）和靈敏度(E)互為倒數(shù)即如公式所示：2023/2/226第二十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

測(cè)定方法：首先測(cè)定天平空載位置L0（即零點(diǎn)），然后在一個(gè)盤內(nèi)加入砝碼r，測(cè)得其平衡點(diǎn)（停點(diǎn)）L1，則該天平的分度值即感量為

靈敏度若不合適可以通過(guò)調(diào)整重心螺絲的上下位置來(lái)改變。2023/2/227第二十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

設(shè)天平的靈敏度為S，它與天平臂長(zhǎng)L、橫梁質(zhì)量m以及支點(diǎn)到橫梁重心的距離h有如下關(guān)系：S∝L/mh由此可見(jiàn)天平的靈敏度與下列因素有關(guān)：（1）天平橫梁質(zhì)量m越輕，靈敏度越高。故將天平梁制成空心、不易彎曲的三角架式樣。（2）天平的臂長(zhǎng)L越長(zhǎng)，靈敏度就越高，但天平的臂太長(zhǎng)時(shí)，質(zhì)量也增加并使荷載時(shí)的變形性增大，天平的靈敏度反而降低。2023/2/228第二十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（3）支點(diǎn)到橫梁重心的距離h越短（即重心越高），靈敏度越高。由于同一臺(tái)天平的臂長(zhǎng)和橫梁質(zhì)量是固定的，所以只能通過(guò)調(diào)整天平重心螺絲的位置改變支點(diǎn)到重心的距離h來(lái)調(diào)整天平的靈敏度。

實(shí)際上，天平的靈敏度在很大程度上取決于橫梁上三個(gè)瑪瑙刀口的質(zhì)量。刀口鋒利，天平擺動(dòng)時(shí)刀口摩擦小，靈敏度就高。如果刀口磨損，即使調(diào)節(jié)重心螺絲也不能顯著提高靈敏度。因此，在開(kāi)啟天平后，絕對(duì)不準(zhǔn)在天平上進(jìn)行加減砝碼（圈碼）取放稱量物的操作，以免磨損瑪瑙刀口。2023/2/229第二十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2、穩(wěn)定性：天平橫梁受到擾動(dòng)后，自動(dòng)恢復(fù)到初始平衡位置的能力，稱為天平的穩(wěn)定性。天平開(kāi)啟后，若指針在標(biāo)尺規(guī)定的范圍內(nèi)平穩(wěn)、均勻地遞增或遞減擺動(dòng)，則表示天平的性能是穩(wěn)定的。

天平的穩(wěn)定性主要取決于橫梁重心的高低。重心在支點(diǎn)以下越遠(yuǎn)，即重心越低，天平越穩(wěn)定。但天平穩(wěn)定性高，則靈敏度低，可見(jiàn)天平的穩(wěn)定性和靈敏性是相互矛盾的兩種性質(zhì)，必須同時(shí)兼顧兩者，才能使天平處于最佳狀態(tài)。2023/2/230第三十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日3、示值變動(dòng)性：天平的示值變動(dòng)性是指在不改變稱量條件的情況下，多次開(kāi)關(guān)天平時(shí)，天平平衡位置的重現(xiàn)性。或者說(shuō)是在同一載荷下比較多次平衡點(diǎn)的差異。

示值變動(dòng)性也可反應(yīng)出稱量結(jié)果的可靠程度。示值變動(dòng)性越大，則稱量誤差越大，可靠性越差。可見(jiàn)天平的稱量準(zhǔn)確度，不僅與天平的靈敏度有關(guān)，還與天平的示值變動(dòng)性有關(guān)。只有在保證示值變動(dòng)性不超過(guò)允許范圍的前提下，適當(dāng)?shù)靥岣哽`敏度，才能保證天平的稱量準(zhǔn)確度。對(duì)于半機(jī)械加碼電光天平，示值變動(dòng)性一般為0.1~0.2mg.2023/2/231第三十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日4.天平的不等臂誤差：是由橫梁不等臂誤差所引起的，屬于系統(tǒng)誤差在精密稱量中采用交換法或替代法稱量來(lái)消除對(duì)于一架天平的要求其兩臂完全相等是不可能的。但兩臂長(zhǎng)之差應(yīng)符合一定的要求，其臂長(zhǎng)的相對(duì)誤差不超過(guò)四萬(wàn)分之一，以控制天平由于不等臂所引起的誤差。2023/2/232第三十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

測(cè)定不等臂性誤差時(shí)，在兩稱盤上分別放上相當(dāng)于全載量的兩個(gè)同值砝碼，用交換法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算公式為：式中d-不等臂誤差；L1

－兩盤中砝碼未交換的平衡點(diǎn)（停點(diǎn)）；L2

－兩盤中砝碼交換后的天平停點(diǎn)；L0

－天平的零點(diǎn)；S－天平的感量。2023/2/233第三十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日五、稱量操作步驟：（一）稱量前檢查:1、天平是否水平；2、圈碼是否掛好；3、圈碼盤是否在“000”位置；4、兩盤是否清潔；5、吊耳是否脫落、天平梁是否扭曲等。觀察天平柱上方的水平泡，如果不水平，調(diào)整螺絲腳。2023/2/234第三十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（二）調(diào)節(jié)零點(diǎn)

接通電源，旋轉(zhuǎn)升降旋鈕，調(diào)節(jié)零點(diǎn)調(diào)節(jié)桿，使小標(biāo)尺0.00與投影屏的刻線重合，零點(diǎn)即調(diào)好。若0.00無(wú)法與投影屏刻線重合，則需要調(diào)節(jié)天平梁上的平衡螺絲2023/2/235第三十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日1.順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)升降樞開(kāi)啟天平2.升降樞轉(zhuǎn)到最大天平完全開(kāi)啟3.調(diào)節(jié)平衡螺絲必須在關(guān)閉天平狀態(tài)投影屏上標(biāo)線離標(biāo)尺零刻度遠(yuǎn)投影屏上標(biāo)線離標(biāo)尺零刻度近調(diào)節(jié)調(diào)零拉桿必須在開(kāi)啟天平狀態(tài)2023/2/236第三十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（三）稱量臺(tái)稱粗稱：準(zhǔn)確至小數(shù)點(diǎn)后1位；天平稱量：準(zhǔn)確至小數(shù)點(diǎn)后4位；主要過(guò)程加碼原則由大到小，折半加入，逐級(jí)逼近。稱量要點(diǎn)1、左物右碼，緩開(kāi)天平（半開(kāi)天平），觀察標(biāo)尺（或指針）；2、關(guān)閉天平，增減砝碼；3、接近平衡，天平全開(kāi)；4、標(biāo)尺出現(xiàn)，停點(diǎn)讀數(shù)。2023/2/237第三十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

左物右碼，緩慢開(kāi)動(dòng)升降旋鈕，觀察投影屏：標(biāo)尺迅速左移（或指針向右偏轉(zhuǎn)），砝碼輕，關(guān)閉升降旋鈕，增加砝碼后再稱量。標(biāo)尺迅速右移（或指針向左偏轉(zhuǎn)），

砝碼輕，關(guān)閉升降旋鈕，減少砝碼后再稱量。2023/2/238第三十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日指針左偏或投影屏上標(biāo)尺右移，關(guān)閉天平，減砝碼，加（或減）圈碼指針右偏或投影屏上標(biāo)尺左移，關(guān)閉天平，加砝碼，加（或減）圈碼輕旋升降樞紐，半開(kāi)天平，觀察指針偏轉(zhuǎn)或投影屏上標(biāo)尺移動(dòng)方向在右盤中央加適量質(zhì)量的砝碼，關(guān)好右側(cè)門將稱量物放在分析天平左盤中央，關(guān)好左側(cè)門半開(kāi)天平后投影屏上標(biāo)線移動(dòng)緩慢且平穩(wěn)時(shí)，再完全打開(kāi)天平，天平平衡時(shí)的位置，為平衡點(diǎn)或停點(diǎn)記下此時(shí)的讀數(shù)，并記在實(shí)驗(yàn)記錄本上2023/2/239第三十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(四)讀數(shù)：紀(jì)錄值保留到小數(shù)點(diǎn)后4位

待小標(biāo)尺投影穩(wěn)定后，可以從投影屏上讀出10.0毫克以下質(zhì)量。標(biāo)尺上一大格1毫克，一小格0.1毫克。讀數(shù)完后，應(yīng)立即關(guān)閉升降旋鈕2023/2/240第四十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日六、注意事項(xiàng)：1.凡是加、減砝碼（包括轉(zhuǎn)動(dòng)指數(shù)盤加減圈瑪）、取放物體、調(diào)節(jié)平衡螺絲，都應(yīng)先使天平處于休止?fàn)顟B(tài)。切記!!2.在天平遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)時(shí)，天平不用完全開(kāi)啟；調(diào)節(jié)零點(diǎn)以及天平接近平衡準(zhǔn)備讀刻度尺讀數(shù)時(shí)，天平必須完全開(kāi)啟。3.調(diào)節(jié)零點(diǎn)、讀數(shù)時(shí)，兩側(cè)門必須關(guān)閉。2023/2/241第四十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日4.轉(zhuǎn)動(dòng)指數(shù)盤時(shí)應(yīng)一檔一檔緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。5.天平的前門不需打開(kāi)，只需推動(dòng)側(cè)門。6.稱量時(shí)，左右手配合工作，一手操作升降樞，一手轉(zhuǎn)動(dòng)指數(shù)盤。7.保持天平內(nèi)的清潔與干燥。8.稱量完畢紀(jì)錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)將天平恢復(fù)稱量前的狀態(tài)。一切歸位，做好登記工作。2023/2/242第四十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日七、稱量方法（二）、遞減稱量法（差減法）：此法適用于易吸水，易氧化或易與CO2反應(yīng)粉末狀的試樣。此法稱量的試樣應(yīng)放在稱量瓶?jī)?nèi)。（一）、直接稱量法：此法適用稱量潔凈干燥的器皿、塊狀的金屬及不易潮解或升華的整塊固體試樣。稱量時(shí)不得用手直接取放被稱物，可戴干凈的手套、用紙包住或用鑷子取放。2023/2/243第四十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2023/2/244第四十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日m1=m(稱量瓶)+m(藥品)傾倒藥品m2=m(稱量瓶)+m(剩余藥品)Δm1=m1-m2m3=m(稱量瓶)+m(剩余藥品)Δm2=m2-m32023/2/245第四十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日例：稱3份質(zhì)量在0.2～0.3g之間的樣品①首先稱量稱量瓶和一定質(zhì)量的藥品的重量（在臺(tái)秤上）(37.3g)②將粗稱好的、盛有藥品的稱量瓶放入分析天平，稱出其準(zhǔn)確質(zhì)量m1

。(37.3875g)③從稱量瓶向燒杯中傾倒藥品，同時(shí)，將分析天平的砝碼減少所需試樣質(zhì)量的最小值。(37.18)2023/2/246第四十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日④打開(kāi)天平，判斷傾出樣品的多少。⑤稱出符合要求的稱量瓶與剩余藥品的準(zhǔn)確質(zhì)量m2。（第一份樣品稱量完畢）⑥再次傾倒藥品，相同方法稱出m3、m4。⑦計(jì)算3份樣品的質(zhì)量。幻燈片492023/2/247第四十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日如何判斷傾出藥品的多少傾出藥品，天平的砝碼減少所需試樣質(zhì)量的最小值1、若砝碼側(cè)輕，瓶重，說(shuō)明傾出藥品的質(zhì)量小于0.2g，繼續(xù)傾倒藥品，此時(shí)不必稱出瓶重。4、若砝碼側(cè)仍重，說(shuō)明傾出藥品超過(guò)了所需量，實(shí)驗(yàn)失敗，必須重新稱量。2、

若砝碼側(cè)重，說(shuō)明傾出藥品質(zhì)量大于0.2g，可將砝碼質(zhì)量再減少0.1g。3、

若砝碼側(cè)輕，瓶重，說(shuō)明傾出藥品的質(zhì)量在0.2與0.3克之間。2023/2/248第四十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日（三）固定質(zhì)量稱量法：

此法又稱增量法，此法用于稱量某一固定質(zhì)量的試劑（如基準(zhǔn)物質(zhì)）或試樣。這種稱量操作的速度很慢，適于稱量不易吸潮、在空氣中能穩(wěn)定存在的粉末狀或小顆粒（最小顆粒應(yīng)小于0.1mg，以便容易調(diào)節(jié)其質(zhì)量）樣品。2023/2/249第四十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2023/2/250第五十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

若不慎加入試劑超過(guò)指定質(zhì)量，應(yīng)先關(guān)閉升降旋鈕，然