托盘天平是测量质量的比较精密的工具。使用托盘天平测量质量时操作要规范,要看清它的量程和分度值。如果在天平使用的过程中,出现了一些特殊情况。可能有器材原因,也可能有人为的操作错误。根据天平的工作原理,很多情况都能得出被测物体的实际质量。
一、测量前游码没有调零
测量前在调节天平横梁平衡时,游码忘记调到左端的“0”刻线处,这样在后面正常操作,不管怎样移动游码,结果读数都多了游码所对应的刻度值m0,所以,物体真实质量为m物=m码+m游—m0。
例1小明同学在用托盘天平测物体质量时,将天平放在水平工作台面上,游码放在3克处没有调到“0”刻线处,就调节天平平衡了。测量过程中也没有发现,面且横梁平衡时又将游码移到了5处,右盘砝码有100克、20克、10克、5克各一个,物体的真实质量是多少?
解析:测量前调节天平横梁平衡时,游码放在3克处,可认为现在3克处为标尺的0起点。读数时游码移到5处,游码读数应为5克-3克=2克。根据m物=m码m游-m0=100克+20克+10克+5克+5克-3克=137克。
答案:137克
二、物体放在右盘测量
例2某同学将物体放入天平的右盘,砝码放入天平的左盘,调节游码使天平平衡.砝码质量为82g,游码读数1.5g,此同学读出物体的质量为83.5g,问测量值是否准确?物体实际质量是多少?
解析:我们正常使用天平测量物体质量时,将物体放在天平的左盘,在天平的右盘中增减砝码,待天平平衡后读取数据时,物体的质量等于右盘砝码的质量+游码所对的示数。
本题所述情况属非正常使用天平,如图所示,此时右盘中的物体相当于“正常使用”时的砝码(m物),左盘的砝码相当于“正常使用”时的物体(m码),所以有关系式m物+m0=m码,因而m物=m码-m0,故m物=82g-1.5g = 80.5g。
答案:测量值不准确,偏大,物体实际质量是80.5克。
三、砝码磨损或生锈
砝码磨损或者生锈都会使天平测量结果不准确,砝码磨损会使砝码的质量偏小,砝码生锈则砝码质量会偏大,而天平平衡时两边的质量是相等的,这样测量的结果也会有偏差。
例3某次实验时,需要用一个形状不规则的铜片,小华正确使用天平测得其质量为118克。接着给小强测量,小华发现,小强的天平砝码有磨损,而且测量前指针偏左,游码也没有归零,就开始测量。读数时指针在中央。则小强测得的质量(选填大于、小于、等于)118克。
解析:砝码摩损会使砝码质量偏小,需要多加一个小砝码补充,会使测量结果偏大,测量前指针偏左,也会使测量结果偏大。游码没有调零,同样会使结果偏大。
答案:大于。