物体的质量及其测量

物体的质量及其测量

探究目标

1.知识与技能 知道质量的概念及其单位；掌握天平的使用方法；学会测量物体的质量.

2.过程与方法 通过观察、实验，认识质量是不随物体的形态、状态、空间位置而变化的物理量；动手经历用天平测质量的过程.

3.情感、态度与价值观 在使用天平测物体质量的技能训练中，培养学生严谨的科学态度与协作精神.

探究指导

物理宫殿

1.质量（mass）

物体内所含物质的多少叫做物体的质量.用字母m表示.

说明 (1)物理学中的质量与日常生活中常说的“产品质量”中的质量的含义不同，前者是指物质的多少，后者是指东西的好坏和产品的优劣；

(2)质量是物体本身的一个基本属性，与物体的形状、状态和所处空间位置的变化无关.它是由物体本身决定的.如：一块铁，把它做成铁球或铁棒，它的形状变了，但它所含铁的多少没变，因而质量不变；把它放到炼钢炉中化成铁水，状态变了，但质量仍没变；把它从南北两极拿到赤道，甚至拿到月球上，质量也不变.如图2.2-1所示；

图 2.2-1

（3）增减物体所含物质的多少就可以改变物体的质量.

【例1】 下列情况中，物体的质量发生了变化的是（ ）

A.一杯水凝固成冰后体积变大

C.一支烧红的玻璃管 B.一包西瓜籽从地球带到月球 D.锅中正在加热的水

思路与技巧 同一物体的质量是它本身的一种属性，它不随外界条件的变化而变化.因此水凝固成冰、西瓜籽从地球到月球、烧红的玻璃管的质量都不变.而锅中正在加热的水不断汽化变成水蒸气散失到空气中，则锅中的水的质量在逐渐减少.

答案 D.

2.质量的单位

国际单位是千克，符号为kg，常用单位还有吨（t）、克（g）、毫克（mg），它们的换算关系是

吨（t）千克（kg）克（g）毫克（mg）

宇宙中一些物体的质量尺度可形象表示为图

2.2-2.

图2.2-2 宇宙中一些物体的质量尺度

3.质量的测量

生活中常用杆秤、案秤、电子秤测质量，实验室常用托盘天平测质量等.如图

2.2-3.

图2.2-3 几种测量质量的工具

4.托盘天平的构造及使用方法

（1）托盘天平的构造.如图2.2-4；

图2.2-4

（2）托盘大平的使用方法：

①放：把天平放在水平台上，游码放在标尺左侧零位；

②调：调节横梁两端的平衡螺母，使指针指在分度标盘的中央刻度线上，这时天平平衡； ③称：被测物体放在左盘里，用镊子向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置，直到天平恢复平衡；

④记：右盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值就等于被测物体的质量，把被测物体的质量记录下来.称完后把砝码放回盒内，不许用手捏砝码.

【例2】 （2004·江西省）小坚同学用调节好的天平称一个物体的质量，当右盘中放一个50g和两个20g的砝码，游码移至如图2.2-5所示位置时，天平平衡，则物体的质量是（ ）

图2.2-5

A.90g B.93.0g C.92.6g D.92.3g

思路与技巧 用天平测物体质量已经使横梁恢复平衡后，就是读数记录的程序了，物体质量应等于右盘内砝码总质量与游码示数之和，而游码比较宽，一般应以游码左边所对的刻度为准，读游码示数时要注意认准分度值.右盘中砝码总质量为90 g，游码的示数为2.6 g，故总质量为92.6g.

答案 C.

【例3】 小方同学用托盘天平测量一枚大头针的质量，她设计的具体操作步骤是：

（1）把天平放在水平台上，把游码放在标尺左侧零位；

（2）把一枚大头针放在右盘里，向左盘里加减砝码，并调节游码在标尺上的位置，直至横梁恢复平衡；

（3）盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值，就等于一枚大头针的质量，小明觉得小方的测量过程有些问题，如图2.2-5.请问：小方同学的设计步骤中漏了哪些步骤？哪些操作是不正确的？

思路与技巧 使用天平称物体的质量应按照“放、调、称、记”等步骤正确地操作.小方在测量一枚大头针的质量时，没有考虑到微小物体的质量应采用“累积法”进行测量.

答案 小方设计步骤中的第一步后面漏掉了一步：调节横梁右端的水平螺母使横梁平衡；小方操作有两处不正确：一是砝码和物体位置颠倒；二是没有估计被测物体的质量是否小于天平的感量（天平测量的最小值）.正确方法：先测出100枚大头针的总质量，然后用称得的总质量除以100即为一枚大头针的质量.

【例4】 小敏在“测量铝块质量”的实验中.

（1）在调节横梁平衡时，指针在分度盘的位置如图 2.2-6中a所示，此时应调节横梁右端的平衡螺母向 移动，使横梁平衡；

平衡（2）若她在调节横梁平衡时出现了如图2.2-6中b所示的情形，则横梁 （填“已经”或“没有”）；

（3）若在测量时，她已在右盘中放入了50g、20g、10g的砝码各一个，再加5g的砝码时，指针位置如图2.2-6中a所示，用 10 g砝码将5 g的砝码替换下来，指针位置如图 2.2-6中c所示，则她该进行的操作是

块的质量为

. ，若游码位置如图2.2-6中d所示，则所测铝

图2.2-6

思路与技巧 （1）调节横梁平衡时，出现a图所示情形，表明天平左端重了，因此应

将右端平衡螺母向右调，使指针指到分度盘的0刻度，若指针未停止，但左右摆动的辐度相同如图b所示，左右摆动的辐度均为3小格，也说明天平平衡了；

（2）若在称量过程中出现图a所示情形，说明右盘内砝码轻了，换上10 g砝码后指针如c所示，说明右盘内砝码又重了，因此估计被称物体质量应在85～90 g之间，这时应将 10 g砝码取下，重新换上5 g砝码并调节游码，使天平平衡.

答案 （1）右 （2）已经 （3）取下10 g砝码，换上5 g砝码并调节游码 86.4g.

探究体验

社会调查 调查各种球类的标准质量.请在查看标准质量之前估测一下相应的质量，然后将估测质量及标准质量填入表中：

. 估测质量接近标准质量个数占

探究点拨 真实感受1kg、1g物体质量的大小，运用倍数关系估测物体质量的大小.

【例5】 小明为探究空气是否有质量进行了如图2.2-7所示的实验.

（1）把两个空矿泉水瓶瓶口分别套上小气球，用细线把气球紧扎在瓶口上，使其不漏气，然后用细线系在细木棍的两端.再用一段细线系在一根粗细均匀的细木棍中部，木棍水平平衡，两瓶子一样高；

（2）把一个瓶子放在热水中浸一会儿，瓶口上的小气球鼓起来了.用一段细线把小气球扎紧，气球里的空气不能回到瓶子中了.提起“小秤”一称，两端能平衡吗？

图2.2-7

（3）再用一根细针把鼓起的气球扎破，提起“小秤”，细木棍两端能平衡吗？为什么？

（4）小明从这个实验中能得出什么结论？

思路与技巧 气球受热，质量不变，因此第二步细木棍两端能平衡.放掉一部分热空气后，右端瓶内的空气质量减小了，所以第三步木棍不能平衡.

答案 （1）细棍两端能平衡，在热水中浸过的瓶子中的空气受热膨胀，使气球鼓起来，但质量不变（此处不考虑空气对鼓起来气球的浮力因素）

（2）细棍两端不能平衡，因为扎破气球放走了瓶中一部分空气

（3）这个实验说明空气有质量.

聊天室

话题：质量会变吗？

胖胖：老师，一个人无论在月球上还是在地球上或是在太空中，他的质量不会变.那么他的质量是不是总不变呢？

老师：随着科学的发展，人们对质量的认识也不断深入.1916年爱因斯坦在相对论中指出，物体的质量会随着速度变化，当物体的速度接近光速时，质量会变得极小.现在，科学家在高能粒子加速器实验中已证实了爱因斯坦的观点.

通常物体的运动速度比光速小得多，物体的质量可认为不随位置、形状、状态、运动速度发生变化.

快乐套餐

1.下列说法不正确的是（ ）

A.橡皮泥发生形变后，质量不变，所以物体的质量不随形状改变而改变

B.水结成冰后质量不发生变化，所以物体的质量不随状态的改变而改变

C.菜从超市买回家后称量时，发现质量不变，说明物体质量与物体的位置变化无关

D.水烧开后，水的质量减少些，所以物体质量随温度的变化而变化

2.（苏州市中考题）托盘天平横梁上都有标尺和游码，向右移动游码的作用是（ ）

A.相当于向左调节平衡螺母

B.可代替指针来指示平衡

C.相当于在左盘中加小砝码

D.相当于在右盘中加小砝码

3.下列物体中，质量最接近0.2kg的物体可能是（ ）

A.一只老母鸡

C.一个鸡蛋 B.一个苹果 D.一只蚂蚁

4.“神舟”五号飞船发射的成功标志着我国载人航天事业进入了世界强国行列.当“神舟”五号飞船在太空运行时，处于失重状态的宇航员杨利伟的身体质量 大”、“变方”或“不变”）.

5.小明在测物体质量时，在右盘中放有50g、20g、10g砝码各一个，他把游码拨到如图

2.2-8所示位置，指针刚好在分度盘中央，则该物体的质量为 （选填“变 g，合 kg;

聊天室

话题：质量会变吗？

胖胖：老师，一个人无论在月球上还是在地球上或是在太空中，他的质量不会变.那么他的质量是不是总不变呢？

老师：随着科学的发展，人们对质量的认识也不断深入.1916年爱因斯坦在相对论中指出，物体的质量会随着速度变化，当物体的速度接近光速时，质量会变得极小.现在，科学家在高能粒子加速器实验中已证实了爱因斯坦的观点.

通常物体的运动速度比光速小得多，物体的质量可认为不随位置、形状、状态、运动速度发生变化.

快乐套餐

1.下列说法不正确的是（ ）

A.橡皮泥发生形变后，质量不变，所以物体的质量不随形状改变而改变 B.水结成冰后质量不发生变化，所以物体的质量不随状态的改变而改变

C.菜从超市买回家后称量时，发现质量不变，说明物体质量与物体的位置变化无关 D.水烧开后，水的质量减少些，所以物体质量随温度的变化而变化

2.（苏州市中考题）托盘天平横梁上都有标尺和游码，向右移动游码的作用是（ ） A.相当于向左调节平衡螺母 B.可代替指针来指示平衡 C.相当于在左盘中加小砝码 D.相当于在右盘中加小砝码

3.下列物体中，质量最接近0.2kg的物体可能是（ ） A.一只老母鸡 C.一个鸡蛋

B.一个苹果

D.一只蚂蚁

4.“神舟”五号飞船发射的成功标志着我国载人航天事业进入了世界强国行列.当“神舟”五号飞船在太空运行时，处于失重状态的宇航员杨利伟的身体质量 大”、“变方”或“不变”）.

5.小明在测物体质量时，在右盘中放有50g、20g、10g砝码各一个，他把游码拨到如图2.2-8所示位置，指针刚好在分度盘中央，则该物体的质量为

（选填“变

g，合 kg;

这架天平标尺的分度值是

g.

图2.2-8

6.某条交通主干道上有一座桥，桥梁旁竖着一块如图2.2-9所示的标志牌，它表示的物理意思是

.

图2.2-9

7.（湖北宜昌市中考题）某同学用已调节平衡的托盘天平测量烧杯和盐水的总质量，操作情况如图2.2-10所示.请你指出其中的两条错误：

（1） （2）

； .

图2.2-10

8.（山东聊城市中考题）托盘天平放在水平桌面上，若指针向左偏，应该向

调节

平衡螺母直至指针指在分度盘的中线处.如果调节前忘记将游码放在标尺的零刻度处，这样测出的物体质量比物体实际质量

.

9.（2004·河南课改区）以下是用天平测量某一烧杯中水的质量的有关实验步骤（ ） A.用天平称量装水烧杯的总质量 B.用天平称量空烧杯的质量 C.算出水的质量

D.调节天平横梁右端的螺母使横梁平衡 E.使天平底座平衡

（2）上述实验操作步骤的正确顺序是

（只写代号）；

（3）图2.2-11是用天平测量装水烧杯的总质量时所加砝码和游码位置情况，则所测质量为

g.

图2.2-11

10.有一只桶，里面装了一些水，从桶的上面来看，好像装了半桶水.但究竟是刚好半桶还是比半桶多或少呢？如图2.2-12所示.假定在桶的附近并没有木棒或其他适当的测量工具，你该怎么办？说出你的办法

.

图2.2-12

11.将全班同学的质量以相差5kg为一组的资料收集起来填写下表中：

参照表格中收集的数据：（1）用学生数和个体质量为坐标，画出图像； （2）本班学生个体质量较多集中在 （3）本班学生的平均质量为

kg.

kg至

kg范围内；

12.某试卷按30份一袋分装，在试卷分装密封结束后，发现多出10份，经分析原因是装好的某试卷袋中少装了10份.现要求在不拆开已密封的试卷袋的情况下，想出一种科学准确的方法在这批试卷袋中找出只装了20份试卷的那一袋（需要的仪器，保证提供）.

13.请完成下列基本仪器使用的调节：（1）小洪同学用天平测物体的质量时，先将天平放置在水平桌面上，然后再进行如下调节：

① ②

； .

（2）在进行第②步调节时，发现指针指在分度盘的左侧，如图2.2-13所示，此时应将天平右端的平衡螺母向

调（填“左”或“右”）；

（3）如图2.2-14所示是测量一个苹果的质量时天平上砝码的质量和游码示数，则该苹果质量为

g.

图 2.2-13

图2.2-14

14.（1）用天平称一个塑料瓶的质量，然后将其剪碎再放到天平上称，比较这个物体在形状变化前后的质量相同吗？

（2）称量一小杯水与一小匙盐的总质量（水放在小烧杯中，盐放在一张纸上，然后再把盐溶于水，再称盐水的质量），比较两次称量的结果相同吗？

通过以上两个实验，你能得出什么结论？

15.（江苏南通市中考题）图2.2-15甲所示为商店里使用的台秤，其工作原理与天平相同.使用时，先将游码移至左端零刻度处，若发现秤杆右端上翘，则调零螺丝应向 （选填“左”或“右”）旋动才能使秤杆平衡；现用该台秤称某物体质量，通过在砝码盘中添加槽码、移动游码使秤杆平衡，所加的槽码和游码的位置如图2.2-15乙所示，则该物体的质量为

kg.

图2.2-15

参考答案

[快乐套餐] 1.D 2.D 3.B 4.不变 5.84.6;0.0846;0.2 6.桥限载30吨 7.（1）用手直接拿砝码 （2）物体和砝码放反了 8.右：大 9.（1）E D B A C （2）227.4g

10.让桶慢慢倾斜，当水还没到桶沿，就看到桶底时，说明桶中水少于半桶；当水刚溢出桶沿时，如果看不到桶底，表明桶中水多于半桶；如果刚好看到桶底，表明桶中水刚好为半桶

11.略 12.用天平测量：取相等袋数密封试卷分置天平两盘，天平不平衡，含有20份试

卷的那袋在质量小的一端，然后又将含有20份的这些密封试卷分成相等的袋数分置天平两盘，最终质量小的为含有20份的那袋

13.（1）将游码放在标尺左端零刻线处；调节横梁上的平衡螺母使天平平衡 (2)右 (3)181.4g

14.(1)相同 (2)相同.质量不随物体的形状、状态和空间位置而变化 15.右；3.2kg