天平使用中出現的千奇百態

陳莉平

天平是實驗室常用儀器，能稱量物體的質量。使用過程中，會遇到各種情況，但萬變不離其宗，只要平時教給學生掌握解決問題的基本思想方法，引導學生從基礎知識出發，站在整體的角度，完全能作出正確的判斷。

一、砝碼故障型

題目：天平用久了，砝碼會造成磨損，用這種磨損的砝碼來稱量物體的質量，其測量結果將：（）。A.偏大。B.偏小。C.不受影響。D.無法判斷。

分析與解答：在磨損之后，對砝碼自身來說，其質量肯定會變小。但是，我們要知道，這時砝碼上所標示的質量，其大小與以前一樣。如果我們想讓天平平衡，那么，右盤里就可以加幾個小砝碼，也可以向其右邊移動標尺上的游碼，這樣，經過測量，結果比物體的真實質量大。所以，答案選A。

知識遷移：很顯然，若用生銹的砝碼稱量物體的質量，測量結果將比真實值小。

二、物碼放錯型

題目：當我們用托盤天平稱量一個物體的質量時，一位學生把砝碼位置與被測物體放反了。如果這時天平是平衡的，左盤上的砝碼有兩個：100g、20g各一個，游碼所對的刻度值是4g，那么，實際的物體質量應為：（）。A.124g。B.122g。C.118g。D.116g。

分析及解答：由于天平的結構，左盤物體的質量對應右盤物體的質量再加上游碼所對的刻度值。當被測物體放在右盤中，所以應是左盤砝碼質量值等于右盤中被測物體質量加上游碼所對的刻度值。因此，被測物體質量m物等于砝碼質量m砝減去游碼所對的刻度值m游，即m物=m砝-m游= 100g+20g-4g=116g，選答案D。

三、游碼未回零型

題目：某同學用托盤天平稱量物體的質量時，把天平放在水平桌面上，由于疏忽，在游碼位于0.1g處時就調節平衡螺母，使指針指在刻度盤的中央，然后把被測物體放在左盤，在右盤中加入32g的砝碼時，調節游碼，游碼位于0.4g處時天平再次平衡，則被測物體的質量為：（）。A.32g。B.32.3g。C.32.4g。D.31.7g。

分析及解答：當游碼位于0.1g時，調節平衡螺母，使天平平衡，此位置就相當于標尺的“0刻度”，就好像刻度尺的“0”刻度磨損后，選擇后邊的某一整刻線為測量的起始刻度，在讀數時，應在這個“0”刻度的基礎上再讀數，所以最后結果為32g+（0.4 g-0.1g）=32.3g，答案為B。

四、天平未平型

題目：用一架橫梁未調平衡的等臂天平稱量物體的質量時，先將被測物體放左盤，右盤中砝碼質量為m1，再將物體放在右盤，左盤中砝碼質量為m2，則物體的實際質量為（游碼未移動）：（）。A.。B.。

C.。D.無法確定。

分析及解答：由于稱量前天平橫梁未調平衡，這樣稱量時被測物體（或砝碼）的一部分質量將用于使天平橫梁平衡（相當于在天平盤中加小砝碼），因而具體計算時應在對應的質量數中減掉m0后兩邊質量才相等。假設稱量前指針偏向刻度盤右側，則用于橫梁平衡的質量m0加在左盤這邊，因此應將左盤物體（或砝碼）的質量減去m0部分，于是有：（1）當物體放在左盤中稱時，m物-m0= m1，（2）當物體放在右盤中稱時，m2-m0= m物，于是得：m物=，選答案A。

五、天平“喬遷”后

（1）天平“飛天”后。題目：為了探究進入繞地球軌道的宇宙飛船，科學家就在飛船里用天平測量出某物體的質量，這時，實驗結果可能是：（）。A.所測的質量值比地球上的小。B.所測的質量值比地球上的大。C.所測的質量值和地球上的一樣大。D.在飛船中無法測出物體的質量。

分析及解答：特定物體的質量是不變的，用天平可以測出物體的質量。在一般情況下，這些講法都是對的，但不能受定式思維所限，這里首先要搞清楚，天平的構造和使用方法，天平的工作過程就是使橫梁平衡，這是力的作用過程，是橫梁兩端天平盤里的砝碼和物體重力在發生作用，而此時已經發生了所謂的“失重”現象，重力對橫梁的平衡已不再起作用，所以選D。

（2）天平“潛水”后。題目：稱量一個物體，選擇適當砝碼使橫梁平衡，若將此裝置浸沒在水中，結果會如何？A.橫梁仍平衡。B.平衡不一定受到破壞。C.由于受到水的浮力，平衡一定受到破壞。D.由于物體和砝碼都受到水的浮力，相互抵消，所以平衡不變。

分析及解答：在水中物體和砝碼都受到水的浮力，對平衡肯定有影響，但各自浮力的大小由它們各自的體積決定，假如物體和砝碼由同一種材料組成并均為實心，那么它們所受浮力將相同，對平衡的影響也將相互抵消，若物體和砝碼不是由同一種材料組成，對平衡的影響不能相互抵消，橫梁平衡將受到破壞，所以應選B。

（南昌市南鋼學校）