学生在“天平测质量”实验中的疑问

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  无论是刚开始学习使用天平测物体质量的八年级学生,还是复习这一内容的九年级学生,总会有人问一些相同的问题,尽管这些问题不一定与考试有关,但如果我们老师随便应付,势必会影响他们学习物理的积极性,甚至会影响到他们今后的学习,所以我们需要认真去对待。
  
  1.天平为什么要放置在水平台上?
  
  教师在引导八年级学生阅读教材中的“天平使用说明书”后,肯定会有学生问:“老师,天平为什么要放在水平台上,放在有点倾斜的桌面上行吗?”作为老师,我们不能用“不行,只能放在水平台上”这种不负责任的应付式语言来回答学生,其实教材中所指的“水平”是相对的,而不是绝对的,事实也是如此,我们在做这个实验的时候,往往选择“实验演示桌”、“讲台”、“课桌”等作为水平台来完成这个实验的,这些“台桌”都不是绝对的水平,试想,如果要找一张绝对水平的工作台,那是不切实际,也是根本不可能的,“水平台”不是通过我们的眼睛能够判断的,那么桌面可倾斜的最大程度,则应以“能较容易地放稳天平并在托盘上放稳物体和砝码”,或以“托盘支柱不接触底部,即指针没有完全指到分度盘两边的端线”为标准,教材作“水平台”的规定,主要是为了天平的放置和横梁调节的方便。
  
  2.“左偏右调”和“右偏左调”的道理是什么?
  
  教师在引导学生学习调节天平横梁平衡,理解“平衡螺母的旋转方向与指针偏转方向相反”时,可从天平结构的“两个垂直关系”及“翘翘板原理”去理解,两个垂直关系:(1)分度盘支柱与天平底座垂直,(2)指针与横梁垂直,
  如果横梁平衡,那么,横梁与天平底座(或桌面)是平行的,指针就会指在分度盘中央的红线上,如果指针向左偏,怎样调节天平左侧的平衡螺母才能使横梁平衡(水平)呢?教师可启发学生:“根据翘翘板原理及相互垂直的几何学知识,指针左偏,说明横梁左端下沉,要使横梁水平,天平左侧的平衡螺母必须向哪端调?”学生凭借以上知识,一般都能正确回答向右调,接着继续引导学生:“如果调节天平右侧的平衡螺母,又应往哪端调,才能使横梁平衡呢?”有的学生会说“向左调”,而有的学生会说“向右调”,教师可让学生进行讨论和交流,并作适当引导,最后得出“向右调”的结论,同理,若指针右偏,平衡螺母就应向左调,横梁才能平衡,学生明白这个道理后,如果教师板书:“左偏右调,右偏左调”,学生一定会留下深刻的印象。
  
  3.为什么要“左物右码”呢?
  
  用“右物左码”的方法也可以测出物体的质量,只是用“物体质量=所加砝码质量一游码所对的质量”来读数,这是大家都知道的,但教材作出“左物右码”的规定,主要是考虑到实验操作的方便,即“顺手”,因为大多数人都习惯通过右手用镊子加减砝码,而在右盘中加减砝码要比在左盘中加减砝码方便得多。
  
  4.将已调节平衡的天平移到另一水平台上,是否需要重新调节?
  
  很多教辅资料都认为,在一张水平台上将已经调节平衡的天平移到另一张水平台上,天平就应该重新调节,其实这是错误的,天平是否需要重新调节,不是看是否变更了桌子而是看天平移动位置后指针还能否指在分度盘中央的红线上,即横梁是否还能平衡,比如,在实验室里,把演示台上已调节平衡的天平,放在任何一张学生实验台上,横梁都能平衡,这种情况下就不需要再调节平衡螺母了,如果重新调节的话,横梁反而不能平衡了。
  
  5.已平衡的天平,在交换托盘后,是否需要重新调节平衡螺母?
  
  已平衡的天平在交换托盘后要不要重新调节平衡螺母,还是看横梁能否平衡,一台质量合格的天平,两个托盘的质量是相等的,所以交换托盘后,横梁仍能保持平衡,因此无须重新调节平衡螺母,但如果使用的两个托盘不是同一台天平的托盘,交换托盘后,横梁一般不再平衡,这就需要重新调节平衡螺母,使天平横梁平衡。
  
  6.游码未移至“0”刻度线,就调节平衡螺母使横梁平衡,所测得的物体质量比其真实值偏大还是偏小?
  游码不在“0”刻度线,横梁已调节平衡,左盘被测物体质量有多大,则应在右盘加多大质量的砝码,横梁才能恢复平衡。
  
  7.天平的最大称量和感量是如何确定的?
  
  在使用天平时,被测物体的质量不能超过天平的最大称量,否则可能损坏天平,那么,天平的最大称量该如何确定,是指天平所配的砝码总质量?还是最大称量=所配砝码总质量 标尺的最大示数?根据实验操作时的具体情况,如果把砝码盒中的砝码全部加到右盘,此时横梁差一点就平衡,在这种情形下,难道不能移动游码了吗?显然,后一种答案更为合理,而感量是指天平一次能测出的最小质量,即天平标尺中1小格所表示的质量数,它相当于刻度尺的最小分度值,如果被测物体的质量小于所配的最小砝码质量,在操作时,就不需要在右盘中加砝码,而采取直接移游码的方法来测量物体质量。
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