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天平测量的误差分析

2022-02-14景亚琴

初中生学习指导·提升版 2022年1期
关键词:砝码螺母指针

景亚琴

天平是测量质量的基本工具,当水平面上的天平指针指在分度盘中线或在中线两侧等幅摆动时,天平平衡。天平使用不当时,会造成测量结果偏大、偏小,现总结如下。

认知基础

天平使用不当往往会导致误差,常见的误差原因及误差分析如表1所示。

思维发散

1.误差分析中的定性比较

例1 学过天平的使用后,好奇的小明想用家中的一架旧天平称一个鸡蛋的质量。在调节横梁平衡时,先将游码移至零刻度线处,此时指针偏向分度盘右侧,则应将平衡螺母向________调节。他发现无论怎样调节平衡螺母,指针总略偏向分度盘右侧,于是他在天平的左盘中放入几粒米后重新调节平衡并进行了测量,如图所示。则鸡蛋的质量________(填“大于”、“等于”或“小于”)61 g。

解析:天平的非平衡条件遵循“左高左调、右高右调”的原则,即天平哪边高,平衡螺母就向哪边调节,本题中指针偏向分度盘右侧,左端托盘高,平衡螺母应向左调节。据题可知,左盘放米相当于向左调节平衡螺母使天平平衡,故鸡蛋质量 = m砝码 + m游码= 60 g + 1 g = 61 g。答案:左;等于。

2.误差分析中的定量计算

例2 一位同学用托盘天平称物体的质量,他把天平放在水平工作台上,然后对天平进行调节,由于疏忽,当游码还位于0.1 g的位置时就调节了平衡螺母,指针对准分度盘中线处后,把待测物体放在天平的左盘,砝码放在天平的右盘,当天平右盘中放入20 g砝码2个、5 g砝码1个时,天平的指针恰又指在分度盘的中线处,则被测物体的实际质量应为( )。

A. 45.1 g B. 45.0 g C. 44.9 g D.條件不足,不能确定

解析:虽然在调节平衡螺母时游码未归零,但天平在测量前是平衡的,而且在测量过程中游码的位置也没有再移动。因此,天平再次平衡时,左右两盘中物体和砝码的质量是相等的。被测物体的实际质量:m = 20 g × 2 + 5 g × 1 = 45 g。答案:B。

例3 某天平最小的砝码是1 g,标尺上的分度值为0.1 g。某同学用该天平测物体质量时,没有将游码移到标尺左端的零刻度线,游码位于0.1 g位置时,就调节平衡螺母,使横梁平衡。测量时,把物体放在了右盘中,向左盘加砝码,当左盘中加入24 g的砝码,游码位于0.6 g位置时,天平平衡,该物体的质量应该为________g。

解析:根据题意,游码位于0.1 g位置时,就调节平衡螺母使横梁平衡,物体质量将偏大,测量时,物体与砝码位置颠倒,此时物体真实质量m = 24 g - (0.6 g - 0.1 g) = 23.5 g。答案:23.5。

(作者单位:江苏省盐城市大丰区实验初级中学)

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