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质 量

教学参考

质量和重量是完全不同的两个物理量,绝不能混淆,现比较如下:

1.定义不同。质量是物体惯性的量度,它是任何物体都固有的一种属性。重量则反映了物体所受重力的大小,它是受地球的吸引而引起的。

2.质量是标量。重量是矢量。

3.牛顿力学中的质量是一个恒量,重量则随物体所处的纬度和高度的不同而变化。质量为1千克的物体,只有在纬度45°的海平面上重量才是1千克,这个千克后面加个“力”字,与质量的千克加以区别。若将这个物体放在赤道,它的重量为09973千克力;放在北极,它的重量则是10026千克力。

物体无论是否受到重力的作用,它总是具有质量的。例如,宇宙飞船远离地球,摆脱了地球的引力,就无所谓重量了,但物体的质量仍然存在。当关掉发动机之后。宇宙飞船,仍能凭借惯性继续飞行,这说明物体的质量仍在起作用。

4.质量用天平测定。重量则用弹簧秤测之。其原因是:天平是等臂杠杆。设臂长为L,被测物体的重量是W1,砝码的重量是W2。当天平平衡时,根据杠杆平衡原理得到

W1LW2L

W1W2

所以,当天平平衡时,物体与砝码的重量是相等的。由于物体和砝码在地球上的同一地点,设此地的重力加速度为g,则W1m1gW2m2g

因此,m1gm2g

m1m2

从上式知,一个物体无论在地球上任何地方,用天平来称量,物体的质量总是等于跟它平衡的砝码的质量。由砝码的质量数,就能知道物体的质量数。在地球表面,用天平测出物体质量数,就可近似认为与重量数相等。但要知重量的精确数,就必须知道该地的重力加速度,而后根据天平所测知的物体质量m。算出物体的重量(Wmg)。

用弹簧秤来称量物体,由于弹簧的伸长与作用力成正比,所以从弹簧秤的刻度上就可读出物体的重量数值。我国历来所用的杆秤实际上是不等臂的天平,因此用它测物体时,是质量而不是重量。

5.质量和重量的单位

在国际单位制里,质量的单位是千克,重量的单位是牛顿。实用时,重量的单位常用千克力或克力。

综上所述,质量和重量的本质是两个不同的物理量,但它们又有密切的联系,是通过牛顿第二定律公式Fma建立起来的。物体自由下落,其重力加速度由物体所受的重力产生。若物体质量为m,受到的重力为P,重力加速度为g,根据Fma,得Pmg,这就是质量和重量的关系式。由此可看出:在地球上同一地点,g为常量,重量与质量成正比。在地球上不同地点,重力加速度稍有不同,因此重量也稍有差异。利用公式G mg算出的重量,在国际单位制中是以牛顿为单位的。

    
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