例说用天平测物体质量的差异分析

摘要：误差是指测量值与真实值之间的差异，使用任何测量仪器都会有误差，因此，误差分析经常成为物理考查的重点，天平是初中物理中一个重要的测量仪器，一直以来都是中考命题的香饽饽，测量差异的来源很多，有仪器本身造成的，也有测量者操作错误或不规范造成的，还有可能是测量方法的不当造成的。本文浅析了天平测物体质量差异。

关键词：误差 天平 质量 差异

中图分类号：G633.1 文献标识码： C 文章编号：1672-1578（2014）7-0155-01

误差是指测量值与真实值之间的差异，使用任何测量仪器都会有误差，因此，误差分析经常成为物理考查的重点，天平是初中物理中一个重要的测量仪器，一直以来都是中考命题的香饽饽，测量差异的来源很多，有仪器本身造成的，也有测量者操作错误或不规范造成的，还有可能是测量方法的不当造成的。下面举例来具体说明一下。

1 由仪器本身造成的测量差异

1.1由砝码不标准带来的差异：

例1、用天平称物体质量时，如果砝码已经磨损，则测量值将（ ）

A、偏大 B、偏小 C、不变 D、无法判断

分析：标准的天平是一个等臂杠杆，当横梁再次平衡时，左盘中物体的质量等于右盘砝码的质量加上游码的示数。如果使用了磨损的砝码，砝码将变轻，那只有再加砝码或再向右移动游码才能使横梁平衡，读数时自然要将这一部分加上去，会使测量值偏大。类似的题目还有砝码生锈（变重），砝码沾上污物（变重）等等。

1.2由天平左右力臂不等带来的差异：

例2、有一架天平，左右两臂不等，右臂大于左臂，张华用此天平测出一物体质量为20g，则物体的实际质量（ ）

A、等于20g B、小于20g C、大于20g D、无法确定

分析：如图，根据杠杆原理mg・l1= m码g・l2

l1< l2 m>m码 故选C

2 由测量者的操作错误或不规范造成的差异

2.1由物体、砝码位置放反造成的差异：

例3、小明用天平测出一铁块质量为36.4g，整理器材时，小华提醒他物体与砝码的位置放反了，小明刚要准备重新测量，小华说不用重新测量了，他看了小明用的砝码盒中最小砝码是5g。很快就报出了答案，你知道答案吗？_________。

分析：正确使用天平读数应是右盘中砝码质量加上游码的示数，即游码相当于是加在右盘中的小砝码。小明将物体与砝码放反，也就相当于将游码加到了右盘的物体上了，物体质量应该等于左盘砝码质量减去游码示数。本题关键还要解决游码示数是多大。小华看出最小砝码是5g，说明砝码质量为35g ，游码示数为1.4g。因此不难得出铁块的真实质量应为35g-1.4g=33.6g。

2.2由天平未调平带来的差异：

例4、王丽用天平测物体的质量时，将天平放在水平桌面上后，指针如左图所示，她忘记调平就测了物体质量，天平横梁平衡时砝码与游码示数如右图所示，则她测出的物体质量

为____g，该数值比物体的真实质量_____（偏大、偏小或相同）

分析：指针偏左，说明横梁左端低右端高，显然，在称量过程中，要多加部分砝码才能使横梁水平平衡。故测量值比真实值要偏大。

2.3由游码未归零带来的差异：

例5、方方同学使用天平测量橡皮的质量，按照常规操作，步骤如下：

a.将天平放于水平桌面上；

b.调节平衡螺母使指针指在分度盘的中线；

c.将被测物体放在右盘中，使用镊子在另一盘中加减砝码，移动游码，使天平再次平衡；

d.盘中砝码的总质量，加上游码指示的质量值，就是橡皮的质量；

e.整理器材。

以上步骤中，有一个步骤不完整，有一个步骤有错误，请在下列括号中填上该步骤的字母代号，并在横线上补充和改正。

（1）不完整的是步骤（ ），应补充：__________。

（2）如果忽略上述步骤，有可能导致测量结果偏______。

分析：只要回忆一下天平的使用方法，不难发现调平衡螺母前要将游码移到横梁左端的零刻度线处。因此，不完整的步骤是a或b。在a步骤后面补充“将游码移至零刻度线处”或在b步骤之前补充“将游码移至零刻度线处”。如果游码恰好在零刻度线处则结果无影响，如果游码不在零刻度，最后读数时势必将这一部分数值加在了游码数值之内，使测量结果偏大。

3 由测量方法不当造成的差异

例6、探究“怎样测量水的质量”问题时，教材给出了三个步骤：①测量烧杯的质量；②测量烧杯和水的总质量；③计算水的质量。李明这一小组同学经过讨论选择了①―②―③的顺序测量，而王华这一小组选择了②―①―③的顺序测量。你支持_______小组。另一小组会使得测量结果偏_______。

分析：我们先联想一下用竹篮称鸡蛋，先称篮子再称总质量与先称总质量再称篮子质量不会影响鸡蛋的质量，因为不会把鸡蛋遗留在篮子里。但测水的质量不一样，由于分子引力的作用，倒掉水时，少量水会粘附在烧杯壁上，如果选择王华这一组的方案，烧杯质量会因烧杯壁残留水而偏大，则测出水质量会偏小（m水=m总―m 杯 ）。

我们在遇到误差问题的时候，千万不要随便下结论，一定要分析一下测量误差或差异产生的原因，只有对症下药，我们才能顺利找到解决的方法，确定差异结果以及补救方法。