物质性质的初步认识 初二物理 主讲教师：崔凤霞

一切物体都是由物质组成的，它们的大小、形状和所含物质的多少等都有所不同。物质的性质（也就是一种物质区别于其他物质的根本属性）也各不相同。这一章我们对物质性质做一初步了解。

一、物体的尺度及其测量。 1、物质世界的几何尺度： 宇宙万物，都占一定的空间都有一定的尺度。 世界上最高的山峰珠穆朗玛峰有多高？8848m。 我国最长的河流长江有多长？约6400km。 我国目前最高的楼房上海金茂大厦多高？88层，420.5m。 人类生存的地球半径：6400km。 太阳的半径是地球半径的109倍，比地球到月球的距 离还要大？银河系半径大约是10万光年，光的速度 相当于一秒绕地球赤道七圈半，从银河系的这一头 跑到另一头，就连光也要用近十万年的时间。

人的眼睛能分辨出的沙粒、头发等微小物体的直径约为104m，即0.0001m。 再认识一下微小世界的物体。 组成物质最小细胞直径约为106m。 一般原子的直径在1010米左右，如果把100万个原子一个挨一个地排列起来，才有一张纸那么厚，1000万个原子这样排列起来，也不过1mm长。

从以上数据，你能不能想见宇宙之大，原子之小？ 我们可以用一个图来表示物质世界从宏观到微观尺度的大小排列关系。 不同物质的尺度是不同的。 人类自身的尺度的数量级该是多少？物质世界的最大尺度是1027m？还有比这更大的；最小尺度也不是1015 m。人类对物质世界的认识是没有穷尽的。

2、长度的测量： 我们上面所提到的物质的尺度都是长度， （1）长度是一个基本物理量（凡是能用量表示的物理概念称为物理量），用L表示。 （2）长度的单位：在国际单位中是米。用符号m表示。 长度单位是人们规定的，所以世界各国都曾经有自己的一套长度单位，这些单位各不相同。

我国过去使用的“市制”长度单位，包括“市里、市 丈、市寸、市分等。它们和国际单位制长度单位的换 算关系是：1千米2市里 1米3市尺 英国和美国使用的叫“英制“长度单位，包括：英里、 码、英尺、英寸等，它们和国际单位制中长度单位的换 算关系是：1英里1.6093千米 1英尺0.305米。 1791年法国决定把通过巴黎子午线从赤道到北极的 长度的千万分之一，作为长度单位叫“米”，并制了一个 标准米原器，保存在法国档案局，陆续被许多国家采用。

1960年国际上决定用原子光谱来规定米的长度。 1983年采用激光来更准确地复现米的长度，1米是等于光 在真空中1/299792458秒内传播的路径，这个精确度具有 更好的稳定性。 为适应各国交流日益发展的需要，国际计量局于1960年 规定了一套统一的单位，称为国际单位制（SI制 International System of Units）在国际单位制中，长度 的基本单位（又叫主单位）是米，此外还有千米（km） 分米（dm）厘米（cm）毫米（mm）微米（um） 纳米（nm）埃（ ）

单位换算关系： 1km=103m 1dm=101m 1cm=102m 1mm=103m 1um=106m 1nm=109m 1 =1010m 练习两道单位换算： 京哈线长1388000米1388千米（从小→大单位，原数不动，除进率） 一张纸厚约0.000075米75微米（大→小，原数不动，乘进率）

我们来估一估物理书有多长（25.80cm）、多宽 (18.60cm)、多厚(0.80cm)？再来测一测看看你的眼力 如何？课桌高度(0.75cm)，成年人走两步距离(1.5cm)。 再请大家找出自己身体上与1米，1分米，1厘米， 1毫米等单位长度相当的部位，大拇指甲厚约半毫米， 指甲宽约1cm，中指长约1dm（手掌宽约1dm）， 右手侧平举从中指尖到左肩距离约1m （成人腰带处高约1m）。

如果我们要做出准确的判断，得到精确的数据，需要用工具来测量，测量长度的工具是刻度尺，你见过哪些测量工具？ （3）测量工具常用的有：钢直尺、钢卷尺、皮尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）实物片，后两个可测量的更准确些。

一般我们根据不同的场合根据需要选择不同的刻 度尺，比如运动会投铅球所用的刻度尺，测书本的宽， 头发丝的直径该选什么刻度尺呢？很显然，它们各自所 需刻度尺的最大测量范围（量程）与最小分度（两个相 邻刻度线之间的距离）是截然不同的。

（4）如果我们要准确测量长度，首先应选择适当的测量工 具，即看量程和最小分度是否能达到要求，其次，还必须 掌握正确的测量方法： ①使用时，要把刻度尺放正，使刻度贴近被测物（紧靠） ②零刻线对准被测物的一端（若没零刻线，从其它刻线量 起，注意减去刻线前面的数字）。 ③对齐读数时视线要和刻度尺垂直（视线正对被测物末端 所对的刻度线） ④最后，正确读数和记录，注意估读：读数时读出准确值 和一位估计值，带好单位。 即结果要求：“准确值”“一位估计值”“单位”。

例如：我们看两个记录结果，分析有什么不同？ L118.3cm L1能准确读出的是18cm， 估计值为0.3cm。 L218.27cm L2能准确读出的是18.2cm， 估计值为0.07cm。 由数据记录结果可知L1所用刻度尺为厘米刻度尺，∵它的准确值的最后一位是厘米位；L2所用刻度尺为毫米刻度尺，∵它的准确值的最后一位是毫米位。

如果我们分别测三次课本长度，分别在不同位置，从刻度尺的不同起点测，数值有时不会完全一样，那么有没有绝对准确的呢？我们的方法都没有错误，在操作、读数都正确的前提下，由于测量工具的精密程度有限，及测量时读数估计偏差等原因，测量不可能绝对准确。

（5）测量值与被测物体的真实值总会有些差异，这种 差异叫误差。∴注意误差与错误是根本不同的。 ①造成误差的原因很多:测量工具不够准确，测量方法 不够完善，人的观察不够细致，工具再精密，方法再完 善，读得再细致也只能无限接近真实值，得不到绝对准 确的数值，只能使误差减小。 误差总是存在的，是不可避免的。 而错误是由方法不当，读错等造成的，是可以避免的。

②对于错误我们要纠正，误差我们希望减小，怎么做呢？ (a)一个是改进测量工具或方法： 例如：测纸有多厚，我们可以用（测多算少）的方法。 为测书中一张纸厚，可先用毫米刻度尺测出课本许 多张纸的总厚，再除以纸的张数，这种方法，可以 用于测量太小、太薄、太细的被测物。

测一个钢蹦的直径怎么测？ ①配合法：利用两块三角板和直尺配合，使刻度尺与被测长度平行来测量。 两把三角形直角边所对刻度值差值即为硬币直径。 直径D

②滚轮法：从硬币某个记号开始在纸面上沿直线滚动几周，测出直线长度S，先求出每周的周长L 再利用LD求出硬币直径D 一般测较长的曲线或直接的长度时，用一个已知圆长为C的轮子在被测长度上滚动，计下转动圈数N，即可得到被测路线的长度LN·C，如汽车上的计数器。 ③也可把硬币放在纸上，贴着边缘用笔画一圈，再剪下对折然后用刻度尺直接测圆的直径，即硬币直径。

以上为改进测量方法，当然我们还可选用更为精密的测量工具，如游标卡尺来测直径。这些都是改进客观的因素。 （6）为了减小人为造成的误差，常用的办法是多次测量取平均值。 （n为测量次数） 如测得：l1=18.1cm，l2=18.0cm，l3=18.3cm，l4=18.2cm 则

平均值的位数要与测量值的位数相同，先计算到比测量值多一位，然后四舍五入，除不尽，只需保留到再次测量相同位数即可，不是越多越准确。 任何物体都有一定的尺度，都要占据一定的立体空间，也就具有一定的体积（V）

3、体积的测量： ①如何测具有规则形状的物体体积呢？正方体、长方体、球体等？只要测量出它们的长、宽、高或直径就可算出它们的体积。 ②怎么测液体体积呢？要用量筒和量杯： 使用时：量筒要放在水平桌面上，读数时视线要同凹形水面的底相平或与凸形水银面的顶相平（为什么液面 会有凸凹之分，请同学们课外去查查资料）。 读数时要仔细，正确进行记录，注意带单位。

③对于形状不规则固体体积如小石块，金属块怎么测？ 用量筒或量杯，借助排开水的体积间接测量出这个固体的体积。 在国际单位制中，体积的单位是米3（m3），常用单位还有分米3（dm3），厘米3（cm3），升（L），毫升(mL)。 1L1dm3 1mL=1cm3

二、物体的质量及其测量： 桌子是由哪些材料制成的？木头、铁、漆。 小铁勺、铁锅是什么材料制成的？铁这种物质组成。 塑料尺子，塑料盒子是由塑料这种物质组成的。 我们身边有各种各样的物体，象勺、锅、尺子、盒子、桌、椅等。 而这些物体又都是由我们刚才所说的铁、塑料、木头、玻璃等等物质组成的，自然界中的一切物体都是由 物质组成的。

一个小铁钉与一个大铁球虽然都是由铁组成的，但一个很轻一个很沉，它们各自所含铁这种物质的多少是不同的。 由各种物质构成的多种多样的物体，它们所含物质有多有少。 不同的物体所含物质的多少不尽相同。为了概括表示物体的这种共同性质引入了质量这个概念。

1、质量： （1）定义：物体内所含物质的多少，叫做物体的质量。用字母(m)表示； （2）物体所含物质是属于物体的，有物体就有质量，对于一个给定的物体，如果某些因素发生改变，质量变不变呢？

由于这些物体所含物质的多少并没改变，因此物体的质量不变，即：物体的质量是物体本身的一种属性，与物体的形状、状态和所处位置的变化无关。 所含物质多，质量大，所含物质少，质量小，要比较两个物体质量大小就必须有个标准，即要确定它的单位质量。

（3）国际单位制中质量单位是千克(kg)即我们通常 所说的1公斤。人们规定：1升纯水在4℃时的质量 为1千克。想想生活中的1千克的物体：如两瓶中等 积的矿泉水，质量约为1千克；两大袋利乐枕包装的 蒙牛牛奶，20个普通鸡蛋质量约1千克。 常用单位：吨(t)、克(g)、毫克(mg)、微克(ug) 它们之间的关系：1t=103kg，1kg=103g，1g103mg， 1mg103ug 这些单位分别用在不同情况下，如：汽车、火车载重量， 粮食、钢铁、煤的产量，药房，实验室， 调配药品的质量。

日常生活中“斤”与“千克”的关系： 1千克1000克2斤 500克1斤 100克2两 50克1两 一根铅笔约5克，一个馒头2两。 中等大小的苹果一斤约3，4个（一个苹果质量为0.15kg） 你估计一下一只鸡有多重？一个西瓜有多沉？掂一掂 你的物理课本。书上给了我们一些物体质量的近似值： 如：太阳 2.0103kg 大象 6.0103kg 成人60 kg 大头针8.0105kg

2、质量的测量： 如何测出物体的质量呢？生活中常见的测质量的仪器： 台秤、磅秤、电子秤、杆秤，还有实验室用的物理天平、托盘天平。 我们主要学习托盘天平的使用：

我们都玩过跷跷板，两边等距，哪边重，就往哪头沉。 天平就是利用这个原理，一边放砝码，一边放物体， 两边等，则平衡。由一盘中砝码的质量可知另一盘中 被测物体的质量。

(1)首先我们对照图，了解其构造， 并分析各部分的作用。 ①底座：支撑、放置。 ②托盘：盛放物品和砝码。 （一般左物右码，为什么留给你自己思考） ③横梁、刀口、指针：三者连为一体，共同相互作用指 示天平是否平衡。 由于刀口支撑点很小，∴反应很灵敏，左右质量稍微不 等，横梁就会摆动，带动指针发生偏转。 左沉往左偏，右沉往右偏。

④分度标牌：看天平是否平衡， 若指针指在分度标牌中央左右 摆的幅度相等，或指针恰好指 中央刻度线，横梁静止不动， 则说明天平平衡了。 ⑤平衡螺母：调节天平平衡。 ⑥称量标尺（游码标尺）、游码：测量物体质量时有时需右移游码的位置。 ⑦砝码盒：砝码、镊子，其中砝码有100克一个， 50克一个，20克两个，10克一个，5克一个。

（2）使用托盘天平前先要进行调节，使它成水平平衡 状态。当我们要测一个物体的质量时，要先调节后测量。 调节方法： ①水平放置：放在水平桌面上，易于操作的位置，放好后 不再移动。 ②游码归零：用镊子把游标轻轻拨至标尺左侧零位。 ③调横梁平衡：调平衡螺母，若右边沉，平衡螺母向左调， 反之，向右调，使指针静止指在分度标牌的中央刻度线上， 才标志横梁水平平衡。 注意:平衡后，左右盘不可交换位置，平衡螺母不可再调。

（3）现在就可以测量物体的质量了。 ①左物：把待测物体轻放在左盘中。 ②右码：我们需要估测一下物体的质量，先用镊子夹取大的砝码，放在右盘中，再加小的砝码。 ③移游码：用镊子轻拨游码，使指针在中央刻度线两侧摆动幅度（格数）基本相同，或者静止在中央刻度线上，这就又平衡了。

④读数：此时物体的质量就等于右盘中砝码的总质量与游码标尺上的读数相加。 注意：天平是一种精密测量工具。 ①移动、操作动作要轻；②取放砝码要用镊子；③不能超过天平称量范围；④保持天平清洁干燥，称有腐蚀性的物质时，要在盘上垫纸或放在容器中称量。 （垫纸：两张大小一样，分别放在左右两盘） （容器：需先称出容器质量）。

例1: 某同学用托盘天平称一粒米的质量，他的操作步骤是： （1）把天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的 零刻度处； （2）把一粒米放在天平的右盘里，向左盘里加减砝码， 并调节游码在标尺上的位置，直到天平横梁平衡； （3）盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度 值就等于一粒米的质量。 这位同学操作步骤中漏掉了哪一步？ 有哪些操作是不正确的？

分析：使用托盘天平时，首先要将天平放在水平台面上， 调节天平，使横梁平衡才能测物体的质量，测量质量时， 被测物体只能放在左盘，砝码放在右盘，使用时要注意 天平的最大称量和最小称量，如果估计被测物体的质量 大于天平的最大称量时，就不能用该天平来称这个物体； 如果估计被测物体的质量小于天平的最小称量，就要采 用变通的办法，用常用的累积法来测量微小物体的质量， 即称出若干个相同物体的总质量，再除以它们的个数， 从而得出单个被测物体的质量。

解答：这位同学在测量物体质量前漏掉了一步：调节横 梁右端的平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时 横梁平衡。 这位同学操作不正确有两处：一是物体应放在左盘， 砝码应放在右盘，二是没有估计被测物体的质量小于天 平的感量，正确的方法是可以先测出100粒米的总质量， 然后用称得的总质量除以100即为一粒米的质量。

例2: 用托盘天平称某物体质量时，将被测物体和砝码放 错了位置，若天平平衡后，左盘上放着100克、20克砝码 各一个，游码读数是4克，则物体的质量是（ ） A.124克  B.122克  C.118克  D.116克

分析指导：天平使用中规定“左物右码”有两个原因： 一是为了操作方便；二是游码对应值是加在砝码数上， 根据规定二，M物M码M游，本题显然违反了“左物右码” 的原则，而是与之相反，这时应该“换位思考”，从游 码对应值的实质出发即“游码加右盘”来分析问题，正 确的计算应是：M物120克4克116克，故应选D。

物体的尺度及长度的测量 一.长度的单位及换算 二.长度的测量工具 1.基本工具: 刻度尺 2.较精密的工具: 游标卡尺和螺旋测微器 三.长度的测量方法 四.长度测量的一些特殊方法: 1.化曲为直 2.滚轮法 3.累计法 五.测量误差

质 量: 质量及其单位 二. 测量工具：天平 　１．天平的使用 　２．质量测量的几种特殊方法

质量测量的几种特殊方法： （1）累积法：用于测量质量较小的单个不易直接测出 的固体的质量。将待测的微小单元累积起来，取若 干个记下个数n，测出几个的总质量M，则： 每个小单元的质量m=M/n （2）不等臂天平测量物体质量时，存在误差。 当左臂长时，测量值偏大，当右臂长时，测量值偏小。 校正方法：先将被测物体放入左盘，右盘放砝码m1时天 平平衡，则有： m2gl左= m物gl右　 在将被测物体放入左盘，右盘放砝码m2时天平平衡则有： 两式相除由得： m物gl左= m1gl右 ∴ ∴m2物m1 m2 ∴m物