◎重慶市育才中學校 邊毅然 李建 劉穎
桿秤是我國測量質量的傳統(tǒng)工具,它以帶有星點標識的木桿或金屬桿為主體,并配有秤砣、砣繩和秤盤。
桿秤是怎么稱出物體的質量的呢?讓我們通過制作一把簡易桿秤來探究其中的原理吧。
桿秤的工作原理如圖1所示,根據(jù)杠桿原理,當桿秤水平時,符合杠桿平衡條件m1g×L1=m2g×L2,即可根據(jù)秤砣的質量計算出物體的質量,再在秤桿對應位置標明刻度即可。
圖1 桿秤的工作原理
長度約40 cm、直徑約0.5 cm的木棍1根,方形小塑料盤1個,10 g鉤碼3個,棉線若干,美工刀,刻度尺,鉛筆,錫箔紙,如圖2所示。
圖2 制作材料與工具
用美工刀在小塑料盤的4個角上分別開4個小孔,然后穿上4根等長的棉線,將棉線打結,一個秤盤就做好了,如圖3。
圖3 制作完成的秤盤
通過刻度尺在距離木棍一端3 cm處和7 cm處分別做標記,沿標記刻兩道口。將秤盤拴在木棍的3 cm刻度處,再在7 cm刻度處系一個提手,如圖4所示。
圖4 組裝完成的秤盤和提手
用棉線將質量為10 g的鉤碼穿起來并系好,作為秤砣。將秤砣懸掛于秤桿上,桿秤的主體就制作好了,如圖5所示。
圖5 桿秤主體
(1)確定零刻度線的位置
秤盤中不放任何物體,用右手提著提手,再把秤砣套在秤桿上,調節(jié)至平衡,此時秤砣棉線所在位置即為桿秤的零刻度線。用鉛筆和美工刀在此處做好標記。
(2)校準刻度
在秤盤上放入20 g的鉤碼,使桿秤平衡后用美工刀做好標記,此處即為20 g質量的刻度線。通過計算,即可標出其他質量的刻度線。
桿秤上的星點
在制作桿秤的過程中,最重要的是確定桿秤的星點標識(即“刻度”),又稱定星點。第一顆星點被稱為定盤星,當秤盤中不放任何物體時,移動秤砣至桿秤剛好水平時,秤砣所在位置即為定盤星的位置。定盤星確定后即可繼續(xù)確定其他星點。
古代的秤一斤分為十六兩,秤桿上共有十六顆星點。前六顆代表南斗六星,后七顆星代表北斗七星,秤桿的末端有福、祿、壽三星,用來告誡生意人不要短斤少兩,否則少一兩無福,短二兩減祿,缺三兩折壽。