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第六章 質量與密度
八年級上
輕質高強的碳纖維新材料有“黑金”之稱.它為北斗衛星巡天插上太陽之翼；它為殲-20戰斗機展翅云霄披上戰甲；它為奮斗者號潛水器叩開深海大門螺旋助力；它為橋梁跨水拉索固基……
碳纖維能“上天入?！?，在諸多領域大顯身手，與它自身的高強度等優點有關.材料的“輕”與“重”涉及質量與
密度的概念，本章我們將學習這些知識.
第1節 質量
第2節 密度
第3節 測量液體和固體的密度
第4節 密度的應用
質量與密度
第1節 質量
主題情境·榮譽之重：測量獎牌的質量
主題情境
知識線
任務線
查閱資料，了解物體的質量
制作和運輸過程中，制作獎牌的金屬物體的質量是否會改變
通過生活常識和使用說明書，了解測量質量的工具
質量的測量工具
質量
利用托盤天平，結合使用說明書測量獎牌的質量
托盤天平的使用
通過說明書了解電子天平，并利用其測量獎牌的質量
電子天平的使用
拓展：利用托盤天平測量液體或粉狀物體的質量
榮譽之重：測量獎牌的質量
1. 了解質量的初步概念，知道質量的單位及其換算.
2. 能認識到質量是不隨物體的形狀、物態和位置而變化的物理量.
3. 掌握托盤天平的使用方法，學會用天平測量物體的質量.
4. 通過使用托盤天平的技能訓練，養成嚴謹的科學態度和協作精神.
學習目標
情境串新知
小明在學校運動會男子100 m短跑項目中以優異的成績排名第1，獲得了學校特質的獎牌，小明對該獎牌的產生了好奇，想知道獎牌的質量是多少，對此他進行了研究.
任務1
查閱資料，了解物體的質量
從日月星辰、山河湖海，到我們周圍的所有物體，包括我們自己，都是由物質組成的.早在戰國時期，人們就已經開始用天平測量物質的多少了.
戰國時期的天平
一把鐵錘與一枚鐵釘相比，誰所含物質多？一杯水和一桶水呢？
思考
一把鐵錘比一枚鐵釘所含的物質多，一杯水比一桶水所含的物質少.
一、質量
物體所含物質的多少叫作質量.通常用字母m表示.
(1)基本單位：千克(kg)
(2)常用單位：克(g)、毫克(mg)、噸(t)
1 g=10-3 kg 1 mg=10-3 g=10-6 kg 1 t=103 kg
1. 定義：
2. 單位：
3. 單位換算：
生活中常見的其他單位：公斤、斤、兩.
1公斤=1 kg
1斤=10兩=0.5 kg
1兩=50 g
小資料
一些物體的質量
一支新2B鉛筆的質量約8 g
一個籃球的質量約500 g
一瓶礦物水的質量約500 g
一名中學生的質量約50 kg
物理課本的質量約200 g
生活中常見物體的質量
一個蘋果的質量約200 g
例 請判斷下列估測值是否正確.
(1)一枚硬幣的質量約為50 g( )
(2)一部手機的質量約為1 kg( )
(3)一名中學生的質量約為50 kg( )
(4)一只鵝的質量約為3 kg( )
×
×
√
√
6 g
0.15 kg
在下面這幾種情況中，物體的質量是否發生了變化？
1. 鋼錠被軋成鋼板.
2. 冰塊熔化成水.
3. 把“冰墩墩”從地面帶到空間站(如圖).
4. 將一瓶水從一樓拿到五樓.
想 想 議 議
形狀改變，所含物質(鋼錠、鐵)的多少不變，質量不變.
由此可知，物體的質量不隨它的形狀、物態和位置而改變.
物態改變，但質量不變.
位置改變，但質量不變.
任務2
制作和運輸過程中，制作獎牌的金屬物體的質量是否會改變
位置改變，但質量不變.
小明通過了解，發現獎牌是在工廠通過熔化成的金屬液體通過特定的獎牌模具塑形凝固而成的，那么制作和運輸過程中，金屬物體的質量是否發生改變呢？
由于物體的質量不隨它的形狀、物態和位置而改變，說明制作和運輸過程中，金屬物體的質量是不變的.
利用什么工具來測量獎牌的質量呢？
？
任務3
通過生活常識和使用說明書，了解質量測量的工具
案秤
桿秤
臺秤
生活中各種各樣的稱量工具
臂秤
二、質量的測量工具
電子秤
實驗室中測量質量的工具
分析天平
托盤天平
電子天平
在實驗室中，用托盤天平來測獎牌的質量，應該如何操作呢？
思考
任務4
利用托盤天平，結合使用說明書測量獎牌的質量
三、托盤天平的使用
小明通過天平使用說明書，知道了天平操作前的注意事項和使用方法.
為了不使天平損壞，在操作之前要注意下面的幾條要求.
1. 每個天平都有自己的“稱量”，也就是它所能稱的最大質量.被測物體的質量不能超過稱量.
2. 向盤中加減砝碼時要用鑷子，不能用手接觸砝碼，不能把砝碼弄濕、弄臟.
3. 潮濕的物體和化學藥品不能直接放到天平的托盤中.
請你幫助小明逐條分析，如果不按這些要求做，會出現什么問題.
若被測物體的質量超過稱量，則無法測出其質量.
砝碼實際質量將偏大，導致測量物體的質量值偏小，同時容易損壞砝碼.
會腐蝕天平.
觀察托盤天平的結構
底座
托盤架
托盤
標尺
平衡螺母
指針
分度盤
游碼
1. 把托盤天平放在水平的桌面上.
2. 把游碼移到標尺左端的零刻度線處，調節橫梁上的平衡螺母， 使指針指在分度盤的中線處，這時橫梁水平平衡.
一放平，二歸零，三調橫梁成水平.
指針左偏右盤高，兩側螺母向右調；
指針右偏左盤高，兩側螺母向左調.
簡記：左偏右調，右偏左調
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用托盤天平測量物體的質量
實 驗
3. 把被測物體放在左盤中，在右盤中加減砝碼，并調節砝碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復水平平衡.這時盤中砝碼的總質量加上游碼左端在標尺上所對應的質量，就等于被測物體的質量.
稱物體，先估計，
左物右碼鑷子?。?br/>砝碼大小順次來，
移動游碼加一起.
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通過學習，小明用托盤天平正確測量出了獎牌的質量.
思考
如果要用天平稱出小瓶中水或粉狀物體(例如食鹽)的質量，該如何稱量？
先測出小瓶和水或粉狀物體(例如食鹽)的總質量，再將水或粉狀物體(例如食鹽)完全倒入某容器中，測出小瓶的質量，然后用總質量減去小瓶的質量即可求出小瓶中水或粉狀物體(例如食鹽)的質量.
拓展
利用托盤天平測量液體或粉狀物體的質量
燒杯和液體的總質量m2
空燒杯的質量m1
燒杯和液體的總質量m2
液體的質量m = m2 - m1
順序能否調換？
測量順序互換后，將液體倒出時，燒杯中會殘留一部分液體，導致空燒杯的質量測量值m1偏大，總質量m2測量準確，故測得的液體質量值偏小.
空燒杯的質量m1
一般情況，先測空容器質量，再將液體或粉狀物質放入容器中測其總質量，即可用總質量減去容器的質量即可求出液體或粉狀物體的質量.以液體為例：
改進方案：倒出液體后將燒杯擦干凈，然后再測量空燒杯的質量即可.
在左盤放上準備稱量的物體后，向右盤中嘗試著加砝碼時，應該先加質量大的還是先加質量小的 為什么
原因：a：如果從小到大增減砝碼的話，導致砝碼數量太多
操作步驟重復性多；
b：最后微調的過程中，小砝碼更精確.
先大后小
思考
思考
如果物體和砝碼放反了，會對結果造成什么影響呢？
對于托盤天平，始終滿足：m左=m右+m游碼
“左物右碼”時：m物=m砝碼+m游碼，即m=m砝碼+m游碼=m物
“左碼右物”時：m砝碼=m物+m游碼，即m=m砝碼+m游碼=m物+2m游碼
因此，會使測量結果偏大.
例 下列有關托盤天平的使用說法正確的是(　　)
A. 稱量前，應調節平衡螺母或移動游碼使天平平衡
B. 稱量前，應估計被測物體的質量，以免超過量程
C. 稱量時，左盤放砝碼，右盤放物體
D. 稱量時，向右移動游碼，相當于向左盤加砝碼
B
稱量前游碼應始終位于零刻度線處
×
√
左物右碼
×
右盤
×
上面所用的天平是一種機械天平，現在也常用電子天平來測量質量.有的電子天平精確度很高，對5×10-11 kg大小的質量(相當于一個紅細胞的質量)都能反映出來.
任務5
通過說明書了解電子天平，并利用其測量獎牌的質量
四、電子天平的使用
使用方法：
1. 檢查并調整天平至水平位置；
2. 檢查電源電壓是否匹配(必要時配置穩壓器)，按儀器要求通電預熱至所需時間；
3. 打開天平開關，天平則自動進行靈敏度及零點調節.待穩定標志顯示后，可進行正式稱量.或稱量紙置于秤盤上，關上側門，輕按一下去皮鍵，天平將自動校對零點，然后逐漸加入待稱物質，直到所需重量為止；
注意事項：稱量易揮發和具有腐蝕性的物品時，要盛放在密閉的容器中.
4. 被稱物質的重量是顯示屏左下角出現“→”標志時，顯示屏所顯示的實際數值；
5. 稱量結束應及時除去稱量瓶(紙)，關上側門，切斷電源，并做好使用情況登記.
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小明利用電子天平也測出了手鐲的質量.
自古以來，各國采用過各種不同的質量單位.現在世界各國普遍采用國際單位制，在國際單位制中質量的基本單位是千克.
1889年，第1屆國際計量大會批準以國際千克原器作為質量的標準.這種作為質量測量標準件的具體實物，終會因為外界環境的變化而引起質量的變化.2018年，第26屆國際計量大會決定更新千克的定義，在不使用具體實物的情況下定義了質量單位.
國際千克原器
(復制品)
質量單位——千克的由來
科學世界
自主閱讀課本對應內容
基本單位：________；常用單位：克(g)、毫克(mg)、噸(t).
定義：物體所含____的多少.
性質：物體的質量不隨它的形狀、物態和位置而改變.
質量
使用：
1. 看：觀察天平的____和______；
2. 放：把天平放在____臺面上，將游碼移至標尺左端的________處；
3. 調：調節橫梁兩端的平衡螺母，使指針指在分度盤的中央；
4. 測：把被測物體輕放在天平的___盤中，用鑷子向___盤中添加砝碼，并調節游碼在標尺上的位置，直至橫梁恢復平衡；
5. 讀：物體的質量=砝碼的總質量+游碼左側對應的示數.
注意事項
托盤天平
的使用
質量
課堂小結
物質
千克(kg)
質量的測量工具：臺秤、案秤、電子秤、托盤天平.
1. 每個天平都有自己的“稱量”，也就是它所能稱的最大質量.被測物體的質量不能超過稱量.
2. 向盤中加減砝碼時要用鑷子，不能用手接觸砝碼，不能把砝碼弄濕、弄臟.
3. 潮濕的物體和化學藥品不能直接放到天平的托盤中.
稱量
分度值
水平
零刻度線
左
右
隨堂練習
1. 聯系生活實際，下列關于鐵鍋和礦泉水的說法正確的是(　　)
A. 普通家用鐵鍋的質量約為20 kg
B. 鐵鍋使用時有磨損，質量會變小
C. 一瓶礦泉水密封放進冰箱冷凍后，質量變大
D. 一瓶礦泉水被航天員帶入太空后，質量變為零
B
2 kg
×
物體所含的物質變少了
√
物態發生改變，質量不變
×
位置發生改變，質量不變
×
2. 某同學使用托盤天平測量一些物體的質量.
(1)下列操作過程中合理的是_____.
天平未調平
×
砝碼要用鑷子夾取
×
指針靜止在中央刻度線上
√
C
(3)該同學在測量完后，整理器材時發現所用砝碼有個小缺口，請你幫忙該同學分析其測量的物體質量值相比真實值_____.
(2)如圖甲所示是該同學正確操作的場景，此時天平水平平衡，則該物體的質量為_____g.
甲
m物=m砝碼+m游碼=20 g+3.2 g=23.2 g
23.2
大
物體的質量=砝碼的總質量+游碼左側對應的示數
3.2 g
砝碼的實際質量偏小，導致砝碼讀數偏大
m物=m砝碼+m游碼
偏大
不變
乙
(4)如圖乙所示是其同桌利用托盤天平(砝碼完好無缺)測量另一物體的質量的場景，此時天平水平平衡，則該物體的質量為_____g.
m砝碼=m物+m游碼
16.8
使用托盤天平時，應左物右碼，物體和砝碼位置放反了
m物=m砝碼-m游碼=20 g-3.2 g=16.8 g
3.2 g
3. 為了將壁紙釘起來，某同學購買了一盒規格相同的大頭針，通過盒子上的信息他了解到整盒大頭針的個數，為了驗證盒子上的這一信息是否正確，他進行了研究：
(1)為了測量一個大頭針的質量，他想到了下列三種方案，你認為在這三種方法中，最好的是____方案；甲方案：把一個大頭針放在天平左盤中仔細測量，多次測量同一個大頭針的質量，然后求平均值.
乙方案：測出20個大頭針的質量，然后求平均值.
丙方案：將一個大頭針放在容器里測出總質量，再減去容器質量.多次測量求平均值.
乙
大頭針的質量很小，甲、丙單獨測量會帶來較大的誤差
對于微小質量的物體，要用累積法去測它的質量
(2)由于整盒大頭針的數量較多，為了估計出大頭針的數量，你的方法是什么？
答：用天平測出整盒大頭針的總質量，再測出空盒的質量，即可求出全部大頭針的質量m；結合(1)中的方法測出1個大頭針的質量m1，利用n= 即可估測出大頭針的個數.

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