Лабораторная работа № 5 Измерение массы тела на рычажных весах

Определения и обозначения

Масса тела — физическая величина, которую в этой работе определяют взвешиванием и выражают в килограммах или граммах. Она показывает, сколько вещества содержится в теле, и позволяет сравнивать тела по массе. При записи измерения указывают не только число, но и единицу: например, 250 г.

Рычажные весы — прибор для сравнения массы тела с массой гирь по равновесию двух чаш. Чаши подвешены к плечам рычага, который может поворачиваться вокруг опоры. Весы нужны, чтобы сопоставить неизвестную массу с известными.

Гири — тела известной массы, которыми уравновешивают тело на рычажных весах. Их значения указаны на самих гирях или в наборе, поэтому можно сложить массы использованных гирь. Подбирая гири, мы получаем измеряемую массу сравнением, а не на глаз.

Взвешивание — определение массы тела сравнением его действия на весы с действием гирь. Для этого тело и гири помещают на разные чаши и добиваются равновесия. Такой способ работает, если весы исправны и пустые чаши предварительно уравновешены.

Как это устроено

У рычажных весов есть две чаши, соединённые с рычагом, и опора, на которой он может качаться. Когда на чаши кладут предметы, их тяжесть стремится повернуть рычаг в разные стороны. При одинаковой массе на чашах исправных весов эти действия уравновешиваются, и указатель занимает положение равновесия. Поэтому для измерения достаточно подобрать гири, которые уравновесят тело.

Сначала проверь пустые весы: поставь их ровно, дождись прекращения колебаний и посмотри, показывает ли указатель равновесие. Если чаши уже без груза не уравновешены, прибор имеет начальное смещение, и оно исказит результат после добавления тела и гирь. Не пытайся исправить показание случайными гирями: сообщи учителю и выполни настройку так, как предписано для данного прибора. Измерения начинают только после проверки, чтобы результат зависел от сравниваемых масс, а не от исходного положения весов.

Положи тело на одну чашу, а на другую помещай гири. Гири выбирают постепенно: сначала можно взять более крупные, затем добавлять меньшие, чтобы точнее приблизиться к равновесию. После каждого добавления дай чашам успокоиться, иначе их движение помешает понять, какая сторона перевешивает. Если перевешивает чаша с гирями, убери одну из них; если чаша с телом — добавь гирю.

Когда чаши уравновешены, сложи массы всех гирь, которые находятся на чаше в этот момент. Полученная сумма и есть масса тела, потому что пустые весы были проверены, а обе стороны при равновесии сравниваются как равные. Запиши результат с единицей измерения, например: m = 120 г. Если нужно выразить массу в килограммах, раздели число граммов на 1000.

Работай аккуратно: гири бери и возвращай пинцетом, не бросай их на чашу и не перегружай весы. Груз может повредить чаши или рычаг, если его масса превышает допустимую для прибора. Не клади тело и не перемещай гири, пока чаши движутся: в этот момент нельзя надёжно оценить равновесие. Дождись, пока колебания прекратятся, и только тогда решай, нужно ли изменить набор гирь.

Этапы измерения массы на рычажных весах

Пользуйся таблицей как последовательностью действий: переходи к следующему этапу, когда закончил предыдущий. Если равновесие не достигается, вернись к подбору гирь, но сначала дождись остановки чаш. В конце проверь, что записаны и число, и единица измерения.

Разбор задач

Задача 1

Ученик уравновесил тело гирями массой 100 г и 20 г. Определите массу тела и запишите ответ в граммах. При равновесии масса тела равна сумме масс уравновешивающих его гирь, поэтому учитывать нужно обе гири.

1. Запишем массы гирь: 100 г и 20 г.
2. Сложим их: 100 г + 20 г = 120 г.
3. Укажем результат в требуемых единицах — граммах.

Ответ: масса тела равна 120 г. Сложение показывает общую массу гирь на чаше, а не массу какой-то одной из них.

Задача 2

На чаше лежит тело, а равновесие достигнуто гирями 50 г, 10 г и 2 г. Выразите массу тела в граммах и килограммах. Сначала найдём массу всего набора гирь, а затем переведём полученное значение в килограммы, если это требуется.

1. Сложим массы гирь: 50 г + 10 г + 2 г = 62 г.
2. Используем соотношение 1 кг = 1000 г и разделим 62 на 1000.
3. Получим 62 г = 0,062 кг.

Ответ: масса тела равна 62 г, или 0,062 кг. Проверка перевода: число килограммов должно быть меньше числа граммов, потому что килограмм — более крупная единица.

Задача 3

При взвешивании чаши не уравновешены без груза. После размещения тела подобран набор гирь, но ученик не учёл гирю, оставшуюся на чаше. Как получить правильный результат? Нужно учесть две причины возможной ошибки: начальное смещение весов и неполный подсчёт гирь.

1. До взвешивания проверь пустые весы и приведи их в равновесие по указанию учителя.
2. Повтори взвешивание на уравновешенных пустых весах, разместив тело и гири на разных чашах.
3. При окончательном равновесии сложи массы всех гирь, включая ту, которая осталась на чаше.

Ответ: правильный результат получают после выравнивания пустых весов и сложения масс всего набора гирь, находящихся на чаше в момент равновесия. Если начальное смещение не было исправлено, по такому измерению нельзя надёжно определить массу.

Типичные ошибки

Начинать взвешивание на неуравновешенных пустых весах — значит принимать начальное смещение за часть результата. Так бывает, если проверку считают формальностью или торопятся перейти к измерению. Перед работой дождись покоя чаш и проверь указатель; если равновесия нет, остановись и обратись к учителю.

Считать массу тела равной массе только последней добавленной гири нельзя: на чаше обычно лежит несколько гирь. Эту ошибку допускают, когда следят лишь за последним шагом подбора. Проверь себя, перечислив все гири на чаше и сложив их массы.

Класть или снимать гири, пока чаши колеблются, — ненадёжно: движение может создать впечатление, что одна сторона перевешивает. Ученик может торопиться и пытаться остановить измерение быстрее. Дождись, пока чаши успокоятся, и только затем оценивай положение указателя.

Запись числа без единицы или смешение граммов с килограммами делает результат неоднозначным. Ошибка часто возникает, когда единицу забывают при переписывании или неверно переводят значение. Проверь запись по образцу «62 г» или «0,062 кг» и убедись, что число соответствует выбранной единице.

Связь с другими темами

Для работы нужно знать, что такое масса, и различать граммы и килограммы. Перевод единиц понадобится, если результат требуется записать не в тех единицах, в которых его получили. Точность измерения зависит от исправности прибора и аккуратного выполнения действий, поэтому опыт работы с измерительными приборами пригодится и в других лабораторных работах. Массу используют также при изучении плотности вещества: её рассматривают вместе с объёмом тела.

Что запомнить

• Рычажные весы сравнивают тело с гирями известной массы.
• Перед измерением проверяют равновесие пустых весов.
• Тело и гири размещают на разных чашах.
• Массу тела находят сложением масс гирь, уравновесивших его.
• Гири берут и возвращают пинцетом.
• Результат записывают вместе с единицей измерения.