用天平测量一盒大头针的数目
 

实验目的：

1．知道天平的基本构造，会调节天平平衡。

2．经历用天平测质量的过程，会正确使用天平。

3．培养学生解决实际问题的能力。

实验原理：

用天平只能测量质量，要用它测量大头针的数量，可以利用大头针的质量与其数目成正比。而一枚大头针的质量较小，用普通天平不能准确测出一枚大头针的质量。要想准确测出一枚大头针的质量，可采用累积法。

实验器材：

天平、砝码、一盒大头针。

实验步骤：

1．把天平放在水平工作台上，把游码移至标尺左端的0刻度处，调节平衡螺母，使天平平衡。

2．数出20枚大头针，用天平测出它们的质量m，则一枚大头针的质量就是m/20。

3．用天平测出一盒大头针的总质量M，则这盒大头针的个数为：N＝20M/m。

4．也可以数出50枚大头针，放在已调节好的天平的左盘，在右盘内放大头针，直到天平平衡，这时右盘内的大头针就是50枚。如此继续下去，经N次直到天平不能平衡时为止，再数出盘内大头针的个数n。这盒大头针的总个数为：50N＋n。

操作提示：

1．本实验的难点有两个：一是要想到大头针的质量与数目成正比，要测量数目，必须测量质量。二是一次测量取多少枚大头针合适，这可以在实际操作时权衡。为了便于比较和计算，本次实验可测20枚及以上10的整数倍数目的大头针进行测量。

2．此法可以扩展到测量数量很多的纽扣粒数、书的本数、面值相等的钱数等问题。

探究空气是否有质量？

【提出问题】

学习了固体和液体质量的测量，小盼和小汉在思考一个问题：我们一时一刻也离不开空气，常见的空气有没有质量呢？

【猜想与假设】

1．空气没有质量

2．空气也应该有质量，但质量不会太大。

【设计方案】

空气的质量应该很小，不好直接用天平测量。而且我们处在空气的包围中，周围的空气会对我们的测量造成影响。如何处理好这两个问题是我们测量的关键，应该动动脑筋。

小盼想了下面的方法：准备两只完全相同的气球，分别放在天平的两个托盘上，然后通过调节使之平衡。把右边托盘上的气球拿下来，吹足气，再放上去。如果天平的右端下沉，就表明气球内的空气有质量。

小汉说：想法不错。我也想出一个办法：找一个玩具皮球，先测出给它打足气的质量，再用气针把它里面的气全部放出，再测出它这时的质量。比较这两个质量的大小就可以知道球内的空气有没有质量。

为什么不两种方法都试试呢？看看会出现什么情况。

【进行实验】

按天平的正确使用方法和上面设计好的步骤进行实验，小盼发现吹足气的气球放上天平后，原本平衡的天平右端下沉。多次进行实验，情形均如此。这说明气球内的空气有质量。

小汉按设计的方法进行实验。把一个打足气的玩具皮球和气针共同放在已调节好的天平左盘，右盘放砝码并移动游码使天平重新平衡，读出玩具皮球的总质量486．8g。紧接着把气针插进皮球，放出球内的气体，这时观察到天平不再平衡，左端不断上升。这说明左盘物体的质量在减小，减小的正是跑出去的空气的质量。过一会，气体不再跑出时重新移动游码使天平平衡，测出皮球的质量485．6g。则原来皮球内空气的质量为1．2g。

【得出结论】

上面的实验都证实空气是有质量的。

【评估与反思】

1．用天平测量物体质量之前，应调节平衡螺母，使横梁保持平衡。小盼设计的实验中，在进行这一步调节时，是把两只气球分别放在天平的两个托盘上之前进行，还是之后进行较好呢？

经过分析思考，认为应该先把两只气球分别放在天平的两个托盘上，再调节平衡螺母，使横梁保持平衡。这是因为两只气球不可能完全相同，多少会存在质量上的差别，上述步骤能够消除气球质量差别对实验的影响。

2．实验中，向球中吹入的空气是多些还是少些好？

当然是向球中吹入的空气是多些好，这样会使现象更明显。

3．想知道教室内空气的质量，应该怎么办？

教室内空气的质量肯定无法直接测量，我们可以根据W020131127604098349228.gif用天平测量一盒大头针的数目" />间接计算。这样需要知道空气的密度和教室的容积。教室的容积可以通过测量教室的长、宽、高计算。一般教室长10米、宽8米、高3米，查空气密度为1．29kg/m3，这样教室内空气的质量约300千克，相当于约6个中学生的体重。

4．地球周围被厚厚的大气所覆盖，大气的质量有多大呢？

联想到液体对容器底部有压强，产生压强的原因是液体受到重力。同样大气之所以产生压强（我们称为大气压，地面附近的大气压约为p=1×105Pa）也是因为受到重力。如果知道地球周围大气的总重力G，就可以根据G=mg计算出地球周围大气的总质量m。地球周围大气的总重力G等于地球总表面积S上的总大气压力F，而F=PS，S=4πR2，R为地球半径，约为6．4×106m。计算过程如下：

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