一、质量的概念及单位
(一)质量的概念
一切物体都是由物质组成的。质量表示物体含有物质的多少,用字母m表示。
科学中把物体含有物质的多少叫做质量。物体所含的物质越多,物体的质量越大。例如一桶水比一杯水所含的物质多,质量大。
探究:物体的质量与其形状状态温度所处的空间位置有什么关系呢
①一片牙膏皮,将它卷起来,形状改变了。
②给一块冰加热, 冰熔化成水,状态改变了。
③把一块铁片投人沸水中,铁片温度升高了。
④“神舟十号”飞船从地球到了太空后,位置改变了。
以上物体的形状、状态温度、所处位置发生了改变,它们所含物质的多少变化了吗
探究分析:物体的形状、状态温度、所处的位置发生了改变,但它们所含物质的多少没有变,质量也不会变,即物体的质量不随物体的形状、状态、温度和所处位置的改变而改变,所以说物体的质量是物体的一种属性。
探究结论:物体的质量不随物体的温度、形状、所处位置、状态的改变而改变,质量是物体的一种属性。
(二)质量的单位
质量的基本单位是千克(kg),比千克大的单位有吨(t),比千克小的单位有克(g)、毫克( mg )。
它们之间的换算关系:1吨= 1000千克,1千克= 1000克=1.0× 106毫克。
一些常见物体的质量:
物体 质量/千克 物体 质量/千克
大头针 8 x 10-5 大象 6.0 × 103
鸡蛋 0.05 鲸 1.5 × 105
苹果 0.15 月球 7.4 × 1022
鸡 2.0 地球 6.0 ×1024
成人 50-80 太阳 2.0 × 1030
二、质量的测量
(一)生活中测量质量的工具
生活中常用秤测物体的质量,常见的有杆秤、台秤、电子秤、案秤、磅秤等。
(二)实验室里测量质量的仪器
实验室里测量质量的仪器是托盘天平和物理天平。
(三)托盘天平的使用方法
(1)放:先将托盘天平放在水平面上。
(2)移:将游码移到横梁标尺左端的“0”刻度线处。
(3)调:调节平衡螺母,使指针对准分度盘的中央刻度线处或指针左右摆动的幅度相同。若指针偏向左边,调节平衡螺母向右调节
(4)称:把被测物体轻放于已调好的天平的左盘内,估计被测物体的质量,用镊子按“从大到小”的顺序向右盘依次添加砝码,若最小的砝码也不能使横梁平衡,此时需要移动游码,直到指针指在分度盘中央刻度线处或左右摆动幅度相同。特别提醒,此时不能调节平衡螺母。
(5)读:将右盘中砝码的总质量与游码左边所对质量值相加,即是被测物体的质量。
游码在标尺上读数时,应以游码左侧边缘所对刻度为准,如图所示,砝码总质量为75克,游码指示的质量值为3.0克,物体的质量为75克+3.0克= 78.0克。
(6)收:称量完毕,用镊子将砝码放回砝码盒,并使游码归零。
(四)托盘天平的维护
(1)每台天平能够测量的最大质量叫做天平的称量。用天平测量物体的质量前要先估计被测物体的质量,不能超过天平的称量。
(2)取放砝码移动游码要用镊子,轻拿轻放,测量完毕砝码放回盒内。
(3)不能把潮湿的物体和化学药品直接放在天平托盘上,防止锈蚀。而应在左、右两盘上各放一张相同质量、同样大小的纸,药品和砝码放在纸上。如果称量液体质量,则必须放在玻璃器皿内。
(五)测量液体的质量
可按以下步骤进行:
①按“放”“移”“调”的要求将天平调节平衡;
②将容器放在天平的左盘中,称出容器的质量m1;
③将液体倒入容器内,用天平称出液体和容器的总质量m2;
④液体的质量m液= m2- m1;
⑤整理实验器材。
(六)使用托盘天平时常见问题分析
常见问题 特征 测量结果
游码未归零 称量前,游码未置于横梁标尺左端的零刻度线处就将天平调节水平平衡 测量结果偏大。若记录测量前游码的初始值为mo,测量时游码的值为m游,则物体的质量m物= m砝+m游 -m。
“右物左码” 右盘放物体,左盘放砝码 若游码所对刻度不为零,则测量结果偏大,实际质量m物=m砝-m游
砝码生锈或粘有重物 砝码的质量变大 砝码质量变大,砝码表示质量不变,测量结果偏小
砝码磨损 砝码的质量变小 砝码质量变小,砝码表示质量不变,测量结果偏大
例1、某同学在使用天平时,忘记把游码移动到标尺的零刻度线处就调节天平的横梁平衡,加入砝码后再通过移动游码使得天平的横梁平衡,则他测得的物体质量与实际质量相比,结果是( )
A.偏大 B.偏小 C.相等 D.无法比较
例2、小科同学用量程为100克,最小砝码为5克,分度值为0.2克的托盘天平称量一铁块的质量。当调节横梁平衡后,他将铁块放在天平的右盘,砝码放在天平的左盘,同时移动游码,当天平平衡时,他读出铁块的质量是52.6克,则铁块的实际质量是( )
A.52.6克 B.51.4克 C.47.4克 D.55.2克
例3、小科同学用托盘天平测量一块橡皮的质量,调节天平平衡时,将游码调到零刻度后,发现指针停在分度盘的右侧,如图甲所示,要使天平平衡,应将右端的平衡螺母向 移动,天平平衡后,在左盘放橡皮,右盘添加砝码,向右移动游码后,指针停在分度盘中央,所加砝码数值和游码的位置如图乙所示,则橡皮的质量是 g。如果调节天平平衡时,忘记将游码调到零刻度,则他测量的橡皮质量比真实值偏 。
例4、小敏想用托盘天平称量物体的质量,请回答以下问题:
(1)小敏将托盘天平放在水平桌面上,将游码归零后发现刻度盘如图甲所示,接下来他应进行的操作是 。
(2)天平平衡后,小敏将物体放在左盘称量,待天平再次平衡后如图乙,则物体的质量为 。
(3)若小敏想称量13g食盐,将天平调平后还进行了以下操作:①在天平两盘各放一张白纸,调节天平平衡;②使天平再次平衡,完成食盐的称量;③在右盘放入一个10g砝码,并将游码移至3g处;④将天平放在水平桌面上,将游码移至零刻度线处;⑤往左盘加入食盐。以上操作合理的顺序为 。
1.在使用天平时,分度盘上的指针静止时的位置如图所示。若以下四种情景中出现该状况时,后续的操作应该是( )
A.在天平调平时,向左调节平衡螺母
B.在测量某物体质量时,继续加砝码
C.在测量某物体质量时,继续向左移动游码
D.在称取11g食盐时,继续向右移动游码
2.一架天平的称量范围是200克,有四位同学用这架天平称量质量约为150克的物块,测量的结果为145克,他们加减砝码的步骤不同,其中正确的是(数值表示加减砝码的质量,“↓”表示放入砝码,“↑”表示拿掉砝码)( )
A.100克↓、20克↓、20克↓、5克↓
B.100克↓、50克↓↑、20克↓、20克↓、5克↓
C.100克↓、50克↓↑、20克↓、20克↓、10克↓↑、5克↓
D.50克↓、100克↓、50克↑、20克↓、20克↓、5克↓
3.砝码盒中最小的砝码为5g,用天平称物体质量时,发现加上5g这种砝码后指针偏右,减去这个砝码后,指针偏左。接下来的操作是( )
A.移动游码使天平横梁平衡后读数
B.将被测物体转移至天平右盘,再测其质量
C.调节横梁左边螺母,使天平横梁平衡
D.在左盘加上5g砝码,设法使天平横梁平衡后读数
4.有 16 颗外形相同、型号一样的钢珠,其中有一颗因质量偏大而不合格。为了找出不合格的钢珠,现用实验室中的托盘天平来测量,那么至少需要称量的次数为( )
A.2 次 B.3 次 C.4 次 D.5 次
5.图甲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使秤杆平衡,所加的槽码和游码的位置如图乙所示,则该物体的质量为________kg。
6.小柯用托盘天平称量物体的质量。
(1)调节天平横梁平衡时,指针偏向如图甲所示,此时应向 (填“左"或“右”)调节平衡螺母。
(2)可是他无论怎样调节,天平都无法平衡。老师将游码调节至3g 处,天平平衡;并建议他继续使用这架天平进行称量。小柯测得的物体质量如图乙所示,请问该物体的真实质量为 。
(3)使用时,他发现砝码是生锈的,则他的测量结果 (选填“偏大”、“偏小”或“仍然准确”)。
(4)这架天平配套的砝码盒中的砝码如图丙所示,其中有两个20g的砝码,小妍认为可以去掉一个,你认为小妍的观点是否正确? 。
1.小明要用天平称取10.5克食盐,在称量过程中发现分度盘指针向左偏转,要使天平平衡,小明的操作是( )
A.移动游码 B.调节平衡螺母 C.向右盘中加砝码 D.减少左盘中的食盐
2.国际千克原器作为质量计量标准,由铂铱合金制成,百余年来因表面受到空气污染和氧化而增重约50微克。国际千克原器已于2019年5月20日正式退役,今后将使用普朗克常数作为新标准来重新定义“千克”。下列说法错误的是( )
A.由铂铱合金制成的原因之一是耐磨损
B.化学变化可以使物体的质量发生变化
C.若使用增重后的国际千克原器作为标准,测量值跟真实值相比将偏小
D.测量时应选择精确度最高的测量工具,以确保测量值的准确度
3.用托盘天平测量某一物体的质量过程中,下列做法会造成测量结果偏小的是( )
A.使用生锈的砝码 B.测量时物体放在左盘,砝码放在右盘
C.使用磨损的砝码 D.调节横梁平衡时指针指在分度盘的左侧,就开始测量物体的质量
4.使用托盘天平测量物体的质量时,下列情况中会造成测量结果比真实值偏小的是( )。
A.调节天平的横梁平衡时,指针偏向分度值中线的右侧便停止调节
B.调节天平的横梁平衡时,指针偏向分度值中线的左侧便停止调节
C.使用的砝码已磨损
D.调节天平的横梁平衡时,游码未移到标尺左端的零刻度线处
5.小海用最小砝码为5g的托盘天平称量一铁块质量,当天平平衡时,他读出质量为66.6g,后来同桌小媛指出物体和砝码放反了,则实际质量应是( )
A.60.6g B.65.4g C.53.4g D.63.4g
6.小科用天平测液体质量,他把天平放在水平桌面上,将游码拨到零刻度处后,指针静止时出现如图甲的情形,此时应向________调平衡螺母,使天平横梁平衡。实验测得烧杯中液体的质量是________g。
7.小宁使用天平测量小石块的质量。测量前,他将天平放在水平桌面上,然后进行天平横梁平衡的调节。调节完成后,指针静止时的位置和游码位置如图甲所示。
(1)请你指出小明调节天平横梁平衡的过程中遗漏的操作步骤: 。
(2)完成遗漏的操作步骤后,为了调节横梁平衡,他需向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使指针 。
(3)调节天平横梁平衡后,小明将小石块放在左盘,在右盘中加减砝码并调节标尺上的游码位置,横梁恢复平衡,这时右盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则小石块的质量为 。
(4)砝码中有因长久使用而磨损的,则被测物体的实际质量 (选填“大于”或“小于”)测量值。
答案及解析
例1、A
【解析】假设这个物体的质量为10g,在正常状态下,只需在右盘放上10g的钩码,天平就会平衡,即不需要移动钩码。而此时由于游码没有归零,即游码的质量不是零,现在得到物体的质量就是10g砝码和游码的质量之和,肯定测量结果偏大,故A正确,而B、C、D错误。
例2、C
【解析】根据天平砝码的配置情况确定52.6g中砝码和游码的质量,然后根据m左=m右+m游计算出铁块的实际质量。
【解答】天平的最小砝码为5g,那么低于5g的肯定用游码,
因此52.6g中,砝码的质量为50g,游码的质量为2.6g。
根据m左=m右+m游得到:50g=m+2.6g;
解得:m=47.4g。
例3、左;33.2;大
【解析】调节天平时,指针指向分度盘的哪一侧,说明哪一侧的质量偏大,应该把平衡螺母向相反的方向移动;读取天平数值时,要先将砝码的质量相加,再加上游码的示数;在调节横梁平衡时,忘记将游码拨到左端的零刻度线处,就相当于在左盘中已经加上了一个小物体,故测量值偏大。
【解答】 发现指针停在分度盘的右侧 ,说明右侧质量偏大,因此要将天平平衡螺母向左移动;
图中标尺的分度值为0.2g,游码的示数为3.2g,故物体的质量为20g+10g+3.2g=33.2g;
如果在调节横梁平衡时,游码忘记归零,相当于零刻度改变了位置,零刻度右移到一定值,用它测量时,测得的值比实际的值大。
例4、解:
(1)由图甲知,天平静止时,指针在分度盘中央刻度线的左边,此时应将平衡螺母向右调节,直到天平平衡;
(2)由图知,标尺的分度值是0.2g,游码左侧指在3g处,则该物体的质量为:m物=50g+10g+5g+3g=68g;
(3)要量取13g食盐,要先通过增减砝码并调节游码使天平测量值为13g,然后缓慢加入食盐使天平平衡,故测量次序为:④①③⑤②。
故答案为:(1)将平衡螺母向右调节,直到天平平衡;(2)68g;(3)④①③⑤②
1.B
解:A、在天平调平时,向右调节平衡螺母,故A错误;
BC、在使用天平测量物体的质量时,发现指针略向左偏,即右盘中的砝码较轻,可以向右盘加砝码或将游码向右移动即可,故B正确,C错误;
D、在称取11g食盐时,因为是定量,故应减小食盐的数量,故D错误。
故选:B。
2.B
【解析】测量物体质量时,应该按照“从大到小”的顺序依次放置砝码,据此分析即可。
根据“从大到小”的顺序依次放置:
先放100g的钩码,这时左盘下沉,说明砝码质量偏小;
接下来放置50g的砝码,这时右盘下沉,说明砝码质量偏大,将它拿下;
放上20g的砝码,这时左盘下沉,说明砝码质量偏小;
再放上20g的钩码,这时左盘下沉,说明砝码质量偏小;
由于已经知道物体的质量小于150g,所以10g的砝码不用再放了,直接放上5g的砝码,此时天平平衡。
那么物体的质量就是145g。
3.A
【解析】用天平称物体质量时,发现加上5g这种砝码后指针偏右,即砝码质量偏大;减去这个砝码后,指针偏左,即砝码质量偏小,则天平上的砝码质量和物体质量之间相差不到5g,此时没有更小的砝码使用,只能调节游码使天平平衡,故A正确,而B、C、D错误。
4.B
【解析】对16个钢球进行合理分组,然后利用天平的左右两盘的平衡情况逐次判断即可。
第一次:把16颗钢珠分成7、7、2三组,称两组7,若质量相等,则要找的在剩余的两个中(这样再称一次可以找到),否则在轻的7个中。
第二次:把轻的7个钢珠分成3、3、1,称两组3,若相等,剩下的那个就是,若不等,在轻的三个里。
第三次:称3个中任意两个,如果相等,剩下的就是,如果不等,则轻的就是。
5.右;3.2
【解析】(1)秤杆右端上翘,说明右端轻,因此调零螺丝应向右调节;
(2)槽码的质量:2kg+1kg=3kg,游码的质量为200g=0.2kg,那么物体的质量为:3kg+0.2kg=3.2kg。
6.(1)右 (2)24g (3)偏小 (4)不正确
【解析】天平使用前调节平衡时,要调节平衡螺母,规则是“右偏左调,左偏右调”,即指针向右偏就向左调平衡螺母,指针向左偏就向右调平衡螺母,调左侧的还是右侧的平衡螺母都一样。天平是用来测量物体的质量的,使用之前要调平,调平是根据指针偏转的位置调节,指针左偏,向右调节平衡螺母;指针右偏,则向左调节平衡螺母。
(1)图中显示指针向右偏,根据“右偏左调,左偏右调”的规则,应将平衡螺母向左调。
(2)当游码质量为3g,天平平衡,那么m左=m右+3g,当放上一个物体时,根据乙图可知,测量结果为:20g+5g+2g=27g,即:27g=m右+3g,m右=24g,即物体的质量为24g。
(3)当砝码生锈时,砝码的质量比所标的值偏大,假设称量1Kg的物体,物体放在天平的左盘,右盘放标示为1Kg的砝码,这样的话天平肯定偏向右盘,因为砝码生锈,生锈的砝码质量要大于标准值,那么要使天平平衡就要换小的砝码,而测量值就是砝码标示值的总和,那么这个总和就肯定小于1Kg,所以测量结果偏小,
(4)这架天平配套的砝码盒中的砝码如图丙所示,其中有两个20g的砝码,小妍认为可以去掉一个,这观点并不正确。
1.D
【解析】在使用天平进行定量称量时,首先在天平的右盘放上合适的砝码,并将游码移动到合适位置,此后只能通过调整左盘药品的质量让天平实现平衡。天平的指针向左偏转,说明左盘的药品偏多,则小明的操作应该是减小左盘中食盐的质量,故D正确,而A、B、C错误。
2.D
【解析】A.合金的一个重要特点就是耐腐蚀,故A正确不合题意;
B.被氧化后,千克原器的质量等于原来质量和氧元素的质量,因此质量会发生改变,故B正确不合题意;
C.根据测量结果=可知,国际千克原器质量增大了,那么测量值就偏小了,故C正确不合题意;
D.只有精确度更高的测量工具,没有最高的,故D错误符合题意。
3.A
【解析】A.如果一个物体的质量为5.1g,原来需要放上一个5g的砝码,还需要移动游码到0.1g处。当砝码生锈后,这个5g的砝码质量增大正好0.1g,那么再测这个物体时,只放上这个砝码就能平衡,即测量结果就是5g,因此使用生锈的砝码时,测量结果会偏小,故A正确;
B.测量时物体放在左盘,砝码放在右盘,测出的物体质量正确,故B错误;
C.如果使用磨损的砝码,那么砝码的质量会偏小,导致的测量结果与A中相反,即测量结果偏大,故C错误;
D.调节横梁平衡时指针指在分度盘的左侧,就开始测量物体的质量,此时此时左盘重右盘轻。当在右盘放入砝码后,砝码的质量先用来平衡左右两盘的质量差,剩下的质量才能表示物体的质量,因此测量结果肯定会偏大,故D错误。
4.A
【解析】用天平称量物体时,先把游码归零,调节平衡螺母是指针指到分度盘的中央刻度线处。再左盘放物体右盘放砝码(或移动游码)使天平指针再次指到分度盘的中央刻度线,最后将砝码的质量和游码指示的值相加即得物体的质量。操作中的游码、砝码、指针所指位置都会对测量结果产生影响。
A: 调节天平的横梁平衡时,指针偏向分度值中线的右侧便停止调节。指针偏向分度盘中线的右侧说明物体质量小于砝码和游码的值之和,真实值小于测量值,A正确;
B:调节天平的横梁平衡时,指针偏向分度值中线的左侧便停止调节,与A相对,所以B错误;
C:使用的砝码已磨损,砝码磨损比实际质量小,读出的值会偏大,C错误;
D:调节天平的横梁平衡时,游码未移到标尺左端的零刻度线处,游码未归零就称量相当于在左盘中已放入了一个小物体,称量值会大于真实值,D错误。
5.D
解:读出的质量为66.6g,而砝码的最小质量为5g,那么砝码质量应该为65g,而游码质量为1.6g;
根据左盘质量=右盘质量+游码质量得到:65g=m物体+1.6g;
解得:m物体=63.4g,故ABC错误,D正确。
故选:D。
6.左;50
【解析】(1)平衡螺母总是向轻的那端调节;
(2)根据乙图和丙图,读出烧杯和烧杯与液体的总质量,然后根据m=m总-m杯计算即可。
【解答】(1)根据甲图可知,指针指向分度盘的右侧,说明左盘轻,因此应该向左调节平衡螺母;
(2)根据乙图可知,空烧杯的质量为:m杯=(20g+10g)+2.4g=32.4g;根据丙图可知,烧杯和液体的总质量m总=(50g+20g+10g)+2.4g=82.4g;那么烧杯中液体的质量为:m=m总-m杯=82.4g-32.4g=50g。
7.解:(1)使用天平时,应该先将游码调零,然后调节平衡螺母使天平平衡,所以小明调节天平平衡的过程中缺少的步骤为游码未移到左端零刻度;
(2)将游码归零后,天平的右盘上翘,则右盘轻,那么操作为向右调节平衡螺母,使指针指向分度盘的中央刻度线;
(3)根据图乙可知,石块的质量等于砝码质量与游码对应刻度之和,即
(50g+20g+5g)+3.4g=78.4g;
(4)如果一个物体的质量恰好为10g,那么在右盘放入10g的砝码正好平衡,如果砝码磨损了,那么此时还需要移动游码才能平衡,因此被测物体的质量偏大,而实际质量小于测量值。故答案为:(1)游码未移到左端零刻度;(2)右;指向分度盘的中央刻度线;(3)78.4g;(4)小于。
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质量的测量