初中物理 快速突破天平的使用
一、学习目标
1. 了解天平的构造,掌握天平的使用方法。
2. 能够用天平测物体的质量。
二、重难点提示
天平的使用。
考点精讲:
一、用托盘天平测质量
1. 实验室常用托盘天平测质量,测量质量的其他工具:有台秤、超微量天平、电子天平等。
2. 托盘天平:
(1)结构:由底座、分度盘、横梁、指针、横梁标尺、平衡螺母、托盘等组成。
(2)原理:天平是根据杠杆原理制作的,它的横梁是等臂杠杆。
(3)天平的使用方法:
①放平调零:
首先要把天平放在水平台上,然后把游码放在标尺左端的零刻度线处。
②调节平衡:
观察指针的位置,如果指针偏向中线左侧,横梁左端下沉,应将横梁右端的平衡螺母向右调,直到指针指在分度盘中央的红线处,天平平衡;若指针偏向中线右侧,横梁右端下沉,此时应将横梁右端的平衡螺母向左调,直到指针指在分度盘中央的红线处,天平平衡。
判断天平横梁是否平衡时,不一定非要等指针完全静止下来,只要指针在分度盘中央红线左右摆动的幅度相等,即可判断天平横梁平衡。
③称量,注意:左物右码
用天平测物体质量时,把被测物体放在左盘,先估计被测物体的质量,再从大到小加减砝码,砝码不停地从盘中拿上拿下,没有更小的砝码时,还要调节游码,加减砝码调节游码,使用右手比较方便、灵活,所以应把被测物体放在左盘,砝码放在右盘,即左物右码。
④读数:右盘中砝码的总质量加上标尺上游码所对的刻度值就是被测物体的质量。即:m物=m砝码+m刻度。(m刻度为标尺上游码指示的刻度。)
(4)使用天平应注意的问题
天平是一种精密的测量仪器,使用天平时应注意:
①被称物体的质量不能大于天平的最大称量。
②天平调节平衡后,不能交换两个托盘的位置。否则,需要重新调节。
③取用砝码和移动游码都要用镊子,不要用手拿。
④天平不得置于易受潮湿的地方,避免沾着酸、碱、油脂。天平和砝码应保持干燥清洁,不能把潮湿、有腐蚀性的物体直接放入托盘中。
⑤加减砝码时,要轻拿轻放,防止振动,以免损坏天平。
【方法指导】
横梁平衡的标志是指针指在分度盘中央的红线处,若指针左偏,则将平衡螺母右调,若指针右偏,则将平衡螺母左调,直至指针指在分度盘中央的红线处。在测量过程中,就不要再调节平衡螺母了,若调节,就会影响到测量结果。
调节横梁平衡时,等指针静止下来需要很长时间,这时可不必等它停下来,可以以分度盘中央的红线为准,看指针左右摆动的幅度。若向左摆动的幅度大,则应向右调横梁右端的平衡螺母;向右摆动幅度大,则向左调;左右摆动幅度相等,则说明横梁平衡。
例题1 在使用托盘天平测物体质量的实验中:
(1)将天平放在水平桌面上,游码移至称量标尺左端的“0”刻度线上后,若发现天平指针在分度标尺中央两侧摆动,摆动幅度如图甲所示,则可判定下一步应该进行的操作是:
。
(2)实验中,当天平右盘内所加砝码和游码的位置如图乙所示时,天平恰好平衡,则被测物体的质量是 g。
思路分析:(1)天平已放在水平台上,下一步应调节横梁平衡。由图可知,指针在分度盘中央竖线处左右两侧摆动的幅度不同,指针在竖线左侧摆动的幅度大,可知天平左盘质量大,应将横梁右端的平衡螺母向右调节。(2)天平横梁平衡后,则被测物体的质量应为:50 g+5 g+2.4 g=57.4 g,这里应认清横梁标尺的分度值为0.2 g,读取游码所对应的刻度值时,应正对横梁标尺,以游码左端所对应的刻线来读取数值。
答案:(1)向右调节平衡螺母,直到指针尖对准分度标尺中央的刻度线 (2)57.4
例题2 小明用天平测量一铁球质量,他先把游码拨到如图甲所示的位置,然后旋动横梁右端的螺母,使天平横梁平衡;接下来他把铁球放在天平左盘上,在天平右盘上放50g砝码一只,10g砝码一只,然后将游码拨回到如图乙所示的位置,天平再次平衡,则铁球质量为( )
A. 60.4g B. 60.2g C. 59.6g D. 59.8g
思路分析:据图甲可知,此时天平平衡了,且游码对应标尺上的示数是0.6g;所以对于乙图来说,若天平平衡时,标尺上示数仍是0.6g时,天平上左盘上的铁球的质量就是右盘上所有砝码的质量;但是该题中,标尺上的示数是0.4g,比甲图中的示数少了0.2g,故此时铁球的质量应等于右盘中所有砝码的质量减去0.2g,故铁球的质量是:60g-0.2g=59.8g。
答案:D
【高频疑点】
1. 实验室天平有多种规格,使用前要注意分度值;
2. 砝码盒内的砝码配置情况是5、2、2、1的情景;添加砝码应该从大到小。
针对训练:欲称出约99g物品的质量,应顺次往天平的右盘中添加的砝码是( )
A. 90g,9g B. 90g,5g,4g
C. 50g,20g,20g,5g D. 50g,20g,20g,5g,4g
思路分析:天平的砝码有100g、50g、20g、20g、10g、5g,标尺的量程是5g,能组合不同大小的质量,天平砝码没有30g、9g和4g的砝码,99g=50g+20g+20g+5g+(4g游码示数)。
答案:C
【技巧突破】
天平使用记忆口诀:一平二游三螺母;左物右码游加砝。
【易错警示】
易错点1:平衡螺母的调节:天平哪侧更高,平衡螺母就应向哪边调;物体放上了天平后,不可再调平衡调母;使用过程中,不得搬动天平。
易错点2:左物右码,如果放反了,则物体的质量等于砝码质量减去游码示数。
例题 某同学用托盘天平测一物体的质量,测量完毕后才发现错误地将物体放在了右盘,而将砝码放在了左盘,因无法重测,只能根据测量数据来定值,他记得当时用了50g、20g和10g三个砝码,游码位置如图所示,则该物体的质量为( )
A. 81.4g B. 78.6g C. 78.2g D. 81.8g
思路分析:天平在使用的过程中,正确的使用方法是左物右码,调节游码相当于增加了右边砝码盘中砝码的质量,如果放反了,也可以测出质量,此时调节游码相当于增加了物体的质量,所以最终物体的质量应该是砝码的质量减去游码所对应的刻度值。因为在称量过程中,这位同学误将被测物放在天平右盘,左盘放砝码,所以砝码质量=物体质量+游码刻度,即该物体的实际质量=砝码质量-游码刻度数
∵砝码质量m码=50g+20g+10g=80g,由图示得游码对应的刻度m游=1.4g,
∴物体的实际质量m物=m码-m游=80g-1.4g=78.6g。
答案:B
同步练习:
(答题时间:15分钟)
1. 下列是小明使用天平的几点做法,其中正确的是( )
A B C D
A. 测量前将天平放在水平桌面上
B. 调节横梁平衡时,游码可不在零刻度处
C. 用手直接加减砝码
D. 所测物体质量可以超过天平最大测量值
2. 小明做“用托盘天平测物体质量”实验时,用已调节好的天平测量物体质量,发现指针静止时指在分度盘的中央刻度线左侧,要使天平平衡,他接着应该( )
A. 把横梁右端螺母向右旋出一些 B. 把横梁右端螺母向左旋进一些
C. 把天平右盘的砝码减少一些 D. 向右移动游码
3. 使用已调好的托盘天平,按规范的操作来称量某物体的质量,添加了一些砝码后,若指针偏右,则下一步应该( )
A. 往右盘中加砝码 B. 从右盘中减砝码
C. 向右移动游码 D. 向左调平衡螺母
4. 有一位同学用天平称一块矿石的质量,把天平调好后错把矿石放在右盘,在左盘放50g,20g砝码各一个,又把游码拨至标尺4g处,达到平衡,这块矿石的质量应该是( )
A. 74g B. 70g C. 66g D. 78g
5.(多选)天平是较精密的测量工具,砝码锈蚀或缺损了就不能再使用。如果砝码生锈(质量增大)或缺损,对称量质量的影响是( )
A. 若生锈,称得的质量比实际质量偏大
B. 若生锈,称得的质量比实际质量偏小
C. 若缺损,称得的质量比实际质量偏小
D. 若缺损,称得的质量比实际质量偏大
6. 在使用托盘天平前,调节天平横梁平衡时,若观察到指针如图甲所示情况,可将天平右侧的平衡螺母向________移动(选填“左”或“右”),就能使天平横梁平衡。利用调节平衡后的天平测量一个皮球的质量,当天平再次平衡时,右盘中的砝码以及游码所示刻度如图乙所示,则皮球质量的测量值是_________。
7. 对放在水平桌面上的托盘天平进行调节时,发现指针指在分度盘中央的左侧(如图所示),这时应将横梁上的平衡螺母向___________调节(选填“左”或“右”)。用调节平衡后的天平测一杯水的质量,所用砝码和游码的位置如图所示,已知空杯质量为40g,则杯中水的质量是_______g。
8. 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。
9. 如图所示是实验室用的天平,放在水平工作台面上,砝码盒中配备的砝码有50g、20g、10g、5g等。现有一待测物体,估计其质量在30g左右。
请将以下实验操作补充完整:
(1)把游码移到标尺的____________,观察指针的偏转情况,通过调节__________,使天平横梁平衡。
(2)把物体放入左盘,用镊子夹取_______g,________g砝码各一个放入右盘中,若指针右偏,应取下________g砝码,加上_______g砝码同时调节游码,直到天平平衡。
(3)将右盘中砝码的质量与标尺上游码所对应的质量值________,即为待测物体的质量。
答案:
1. A 解析:A. 测量前将天平放在水平桌面上,符合天平的使用规则,故A正确;B. 调节横梁平衡时,必须将游码移到标尺左端的零刻度线处,故B错误;C. 要用镊子加减砝码,不能用手直接加减,故C错误;D. 所测物体质量不能超过天平最大测量值,故D错误。
2. D 解析:用已调节好的天平测量物体质量,发现指针指在分度盘中央刻度线的左边一点,说明左边物体重,则应向右盘里加砝码或向右移动游码。向右移动游码,相当于右盘中增加了一个更小的砝码。测量过程中不能调节平衡螺母,故A、B、C错误。
3. B 解析:天平称量物体质量时,左盘放物体,右盘放砝码。若指针偏右,说明右盘的砝码较大,所以应该先从右盘中减砝码。在调换砝码时,如果添加了最小砝码还大,而取出最小砝码又偏少,此时才能采取移动游码的方法使天平平衡。
4. C 解析:天平调好后错把矿石放在右盘,在左盘放50g,20g砝码各一个,又把游码拨至标尺4g处,达到平衡,则砝码的质量=物体的质量+游码对应的刻度值,物体的质量=砝码的质量-游码对应的刻度值=50g+20g-4g=66g。
5. BD 解析:如果砝码生锈,则砝码的质量比实际值较大,所以当左盘放置1kg的物体时,右盘只需放置小于1kg的砝码即可,所以称得质量比实际质量偏小;同理,若砝码缺损,则砝码的质量比实际值偏小,所以当左盘放置1kg的物体时,右盘需要放置大于1kg的砝码,这样称得质量比实际质量偏大。
6. 左;27g 解析:现指针右偏,平衡螺母应左调;皮球质量为20g+5g+2g=27g。
7. 右;72.2 解析:(1)指针偏向分度盘的左侧,说明天平的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动。
(2)杯子和水的总质量:m=100g+10g+2.2g=112.2g,所以水的质量为:m'=112.2g-40g=72.2g。
8. 右,3.2 解析:(1)秤杆右端上翘,说明左端下沉,则调零螺丝应向右移。
(2)秤杆使用的单位是g,每一个大格代表100g,每一个小格代表20g,游码对应的刻度值是200g=0.2kg,物体质量=槽码质量+游码对应的刻度值=1kg+2kg+0.2kg=3.2kg。
9.(1)零刻度处、平衡螺母;(2)20、10、10、5;(3)相加
解析:(1)天平使用前要将天平放到水平台面上,将游码拨到零刻度线,调节平衡螺母使横梁平衡;(2)天平称量时加砝码要由大到小,最后调节游码使横梁平衡;(3)天平读数时为砝码质量加游码对应的刻度值。