Способы определения массы тела физика 7 класс

Измерение массы тела на весах

Содержание

В прошлом уроке мы уже познакомились с методом, позволяющим определить массу тела. Но для этого нам необходима идеальная ситуация, когда два тела взаимодействуют между собой, мы знаем их скорости (или отношение этих скоростей) и массу одного из этих тел. Тогда мы можем использовать соотношение. С помощью этого способа в науке рассчитывают массы небесных тел, молекул, атомов.

Но в повседневной жизни мы используем другой способ – весы.

Виды весов

Существует огромное количество видов, вот наиболее распространенные из них.

По принципу действия:

• рычажные весы (рисунок 1). Являются самыми распространенными. Именно рычажные весы вы будете использовать при выполнении лабораторных работ;

Рисунок 1. Рычажные весы.

• пружинные весы (рисунок 2). Под действием силы тяжести, которая действует на груз, прикрепленный к пружине, пружина растягивается.Рядом прикреплена шкала, по которой можно определить массу.

Рисунок 2. Пружинные весы.

• электронные (рисунок 3).

Рисунок 3. Электронные весы.

Также весы бывают разные по точности взвешивания: для грубого взвешивания, технические, аналитические, специальные и др.

Весы используют практически во всех сферах жизни: от медицины до промышленности. Существуют специальные автомобильные весы для взвешивания грузовых автомобилей (рисунок 4). Их грузоподъемность может составлять до 50 тонн.

Рисунок 4. Бесфундаментные автомобильные весы.

В противовес таким гигантам на современном рынке представлены различные модели и совсем крохотных весов, которые умещаются в ладони (рисунок 5). Такие весы используются для взвешивания ювелирных украшений, медицинских препаратов.

Рисунок 5. Портативные электронные весы.

Измерение массы на весах

Рассмотрим повнимательнее рычажные весы, которые мы будем использовать (рисунок 4).

Рисунок 4. Учебные весы.

Главная часть таких весов – это коромысло (1). К середине коромысла прикреплена стрелка – указатель (2). В некоторых моделях весов она может быть направлена наверх. Стрелка может отклоняться вправо или влево. К концам коромысла подвешены две чашки (3).

Весы будут находиться в равновесии, если на чашках весов будут лежать тела равной массы.

В наборе к учебным весам мы имеем специальный комплект гирь (4): от достаточно крупных до совсем маленьких. Для удобства их использования имеется пинцет (5).

Чтобы определить массу тела, необходимо поместить его на одну чашку весов. На другую чашку ставим гири разной массы до тех пор, пока весы не придут в равновесие.

Источник

Масса тела. Единицы массы

Содержание

Когда два тела взаимодействуют друг с другом, их скорости могут меняться. Что мы здесь имеем в виду? Тела могут останавливаться, разгоняться, замедляться, могут начать двигаться в другом направлении.

В прошлом уроке мы рассматривали пример с солдатом и ружьем: в данном случае пуля приобрела намного большую скорость нежели ружье. Почему так происходит? В данном уроке мы рассмотрим как и почему изменяются скорости взаимодействующих друг с другом тел.

Опытное рассмотрение взаимодействия тел разной массы

В прошлом уроке мы рассматривали опыт с двумя тележками, к одной из которых была прикреплена гибкая металлическая пластина. Проведем похожий опыт (рисунок 1). На одну из тележек установим груз (рисунок 1,а).

Рисунок 1. Опыт, иллюстрирующий взаимодействие двух тел разной массы.

Красной линией отмечено исходное положение тележек. После того, как мы разрежем нить, скрепляющую пластину, тележки разъедутся в разные стороны. Но теперь мы ясно видим, что тележка с грузом откатилась на меньшее расстояние, чем тележка без груза (рисунок 1, б).

Тележки прошли разный путь $\to$ приобрели разные скорости после взаимодействия друг с другом.

Логично, что та тележка, которая прошла меньший путь, имела меньшую скорость. Но это была тележка с грузом. Тележка, движущаяся с меньшей скоростью, обладает большей массой, а тележка с большей скоростью обладает меньшей массой.

Скорости, приобретенные телами после взаимодействия друг с другом, зависят от их массы.

Соотношение масс и приобретенных после взаимодействия скоростей

Мы можем измерить скорости тележек после взаимодействия и сравнить их массы. Опытным путем было установлено соотношение:

Например, мы измерили скорость тележек после взаимодействия. Скорость одной тележки составила $10 \frac<м><с>$, а скорость другой – $20 \frac<м><с>$. Запишем соотношение:

Отсюда, $m_1 = 2m_2$:

т.к. скорость второй тележки в 2 раза больше скорости первой, то ее масса будет в 2 раза меньше массы первой тележки.

Тогда, если после взаимодействия

• скорости изначально покоившихся тел одинаковы $\to$ их массы одинаковы;
• скорости тел различные $\to$ массы тел тоже различны.

Инертность и масса тела

Когда мы разбирали определении инерции (способность сохранять скорость тела при отсутствии действия на него других тел), мы упоминали понятие инертности. Рассмотрев взаимодействие тел друг с другом и изменение скорости, теперь мы можем дать полное определение и этому понятию.

Инертность – это индивидуальное свойство каждого тела по-своему менять свою скорость при взаимодействии с другими телами:

• чем меньше меняется скорость, тем большую массу имеет тело – оно более инертно
• чем больше меняется скорость, тем меньшую массу имеет тело – оно менее инертно

Масса тела – это физическая величина, которая является мерой инертности тела.

Единицы измерения массы

Массу обозначают буквой $m$.

Единица массы в СИ – килограмм (1 кг).

Существует так называемый “эталон” – цилиндр из сплава платины и иридия весом ровно 1 кг. Международный эталон был выпущен в 1889 году и хранится в Международном бюро мер и весов в городе Севре (близ Парижа). Хоть он и хранился под герметичными колпаками (рисунок 2), его вес менялся, теряя примерно по 50 микрограммов за 100 лет. Но с 20 мая 2019 года он перестал был значимым. Теперь эту единицу (кг) определяют через физическую константу – постоянную Планка, о которой вы узнаете в старших классах.

Рисунок 2. Эталон килограмма.

Другие используемые единицы массы: тонна (т), грамм (г), миллиграмм (мг):

• 1 т = 1 000 кг ($10^3 кг$)
• 1 кг = 1 000 г ($10^3 г$)
• 1 кг = 1 000 000 мг ($10^6 мг$)
• 1 г = 0,001 кг ($10^<-3>кг$)
• 1 мг = 0,001 г ($10^ <-3>г$)
• 1 мг = 0,000001 кг ($10^ <-6>кг$)

Примеры задач

1. Пуля вылетает из ружья массой $9 кг$ со скоростью $800 \frac<м><с>$. Скорость отдачи ружья составляет $1,3 \frac<м><с>$. Рассчитайте массу пули.

Дано:
$m_р = 9 кг$
$\upsilon_р = 1,3 \frac<м><с>$
$\upsilon_п = 800 \frac<м><с>$

Найти:
$m_п – ?$

Показать решение и ответ

Решение:
Запишем соотношение масс и скоростей взаимодействующих тел:
$\frac = \frac<\upsilon_р><\upsilon_п>$.

Выразим и рассчитаем $m_п$:
$m_п = \frac<\upsilon_р \cdot m_р> <\upsilon_п>= \frac<1,3 \frac<м> <с>\cdot 9 кг><800 \frac<м><с>> \approx 0,015 кг \approx 15 г$

Ответ: $m_п \approx 0,015 кг \approx 15 г$.

1. Мальчик весом $40 кг$ спрыгивает на берег со скоростью $4 \frac<м><с>$. С какой скоростью отплывет лодка, если ее масса $100 кг$?

Дано:
$m_м = 40 кг$
$\upsilon_м = 4 \frac<м><с>$
$m_л = 100 кг$

Найти:
$\upsilon_л -?$

Показать решение и ответ

Решение:
Запишем соотношение масс и скоростей взаимодействующих тел:$$\frac<\upsilon_л> <\upsilon_м>= \frac$$

Источник

Урок по физике в 7-м классе «Масса тела»

Разделы: Математика

Знаю я с седьмого класса:
Главное для тела – масса.
Если масса велика,
Жизнь для тела нелегка:
С места тело трудно сдвинуть,
Трудно вверх его подкинуть,
Трудно скорость изменить.
Только в том кого винить?

Цели урока:

• Ввести понятие массы тела как физической величины, единицы измерения массы в системе СИ.
• Развивать умение находить законы физики в окружающем мире, объяснять явления и процессы из повседневной жизни с точки зрения физики. Развивать внимание, логику.
• Воспитывать аккуратность в записях, точность в изложении физического материала, в формулировках терминов.

I. Повторение темы «Инерция. Взаимодействие» (10 мин.)

Выполнение теста:

• Что является причиной изменения скорости.
• Как называется действие одного тела на другое?
• С точки зрения физики действие нельзя отличить от противодействия. Объясните почему.
• Шар падает на землю. Что происходит: действие или взаимодействие?

Вывод: В природе не бывает одностороннего действия. Если одно тело действует на другое, то и второе действует на первое. Так что получается не действие, а взаимодействие.

II. Новая тема

На прошлом уроке мы говорили с вами о взаимодействии тел, и убедились на опытах, что каждое из взаимодействующих тел одновременно действует и испытывает действие. Сегодня мы постараемся выяснить, от чего зависит изменение скорости тел при их взаимодействии?

Вернемся уже поставленному эксперименту.

Опыт 1: С двумя одинаковыми тележками. Как вы думаете, изменятся ли скорости тележек, если одну тележку нагрузить? Как изменятся скорости? Давайте проверим нашу гипотезу на опыте.

Результат: скорости тележек изменились на одну и ту же величину, так как они разъехались на одинаковое расстояние.

Во втором случае изменение скоростей разное, как и пройденное тележками расстояние.

Опыт 2: Взаимодействие на горизонтальной поверхности одинаковых шариков, разных шариков.

Анимация с движущимися шарами.

Результат: Если на поверхность положить один из шариков и толкнуть таким же движущимся шариком, то первый придет в движение, а второй остановиться. В этом опыте наглядно видно, что оба шарика подействовали друг на друга и скорости обоих шариков изменились. Опыт с разными шарами также показывает, что в результате взаимодействия скорость одного уменьшается, а другого увеличивается.
Учитель: Только что на опытах вы видели, что скорости взаимодействующих тел не всегда изменялись одинаково. В чем же кроется причина такой разницы в скоростях? А причина в том, что оказывается, любое тело само препятствует изменению скорости. Это свойство тел называют инертностью.
Тележки инертны по-разному. Левая тележка приобрела при взаимодействии меньшую скорость, чем правая. Поэтому говорят, что она более инертна.

Учитель: Сейчас мы посмотрим видеофрагмент «Инертность тел».

Вывод: Различные тела инертны неодинаково.

Для характеристики инертности вводится физическая величина – масса.

Определение: Масса – это физическая величина, которая является мерой инертности тела. Чем больше масса тела, тем оно более инертно.

Каждое тело имеет массу – капля воды, человек, Солнце, пылинка и т. д.
Масса величина скалярная.
Обозначение массы – m.
Единицы измерения массы в системе СИ: m = 1 кг.
Другие единицы измерения массы: 1 т = 1000 кг; 1 г = 0, 001 кг; 1 мг = 0,000001 кг (см. форзац учебника).

Учитель: Я хотела бы вам рассказать об аддитивности массы.

Аддитивность массы (от латинского слова additivus – прибавляемый) – это свойство состоящее в том, что, масса тела, состоящего из различных частей, равна сумме масс этих частей. Например, масса горки песка равна сумме масс отдельных песчинок.
Эталон массы изготовлен из платиново-иридиевого сплава, имеет форму цилиндра высотой примерно 39 мм, и хранится в городе Севре во Франции. С эталона изготовлены копии: в России хранится копия №12, в США – № 20. Эталон массы, хранящийся в Международном бюро мер и весов в Севре, недалеко от Парижа, внезапно потерял в весе около 50 микрограмм. Ученые не могут объяснить этот эффект. Образец, хранящийся в Севре, является международным эталоном (материальным прототипом), с помощью которого изготавливают копии для метрологических центров разных стран. Цилиндр из сплава платины и иридия хранится в Севре с 1889 года. Эталон килограмма хранится в закрытом помещении, без солнечного света, его достают лишь в очень редких случаях для изготовления копий и сравнения с национальными эталонами, которые были изготовлены в десятках экземпляров. Поэтому эталон берегут тщательнее, чем зеницу ока – в буквальном смысле не дают пылинке на него сесть, ведь пылинка – это уже несколько делений на чувствительных весах. Международный прототип эталона достают из хранилища не чаще одного раза в пятнадцать лет, российский – раз в пять лет. Все работы ведутся со вторичными эталонами (только их допускается сравнивать с основным), от вторичного эталона значение массы передается рабочим эталонам, от них – к образцовым наборам гирь.
Одно из предложений, которые предстоит рассмотреть ученым – переход на новый эталон, который, в отличие от нынешнего, будет иметь форму шара и состоять будет только из атомов одного типа – изотопа кремния-28.

III. Закрепление

Определите по скорости взаимодействующих тел их сравнительную массу.

Опыт 1: На две тележки, скрепленные между собой с помощью пружины, помещены грузы неизвестной массы. После разрезания нити тележки разъезжаются в разные стороны с разными скоростями.

Опыт 2: Артист ударом одного шара приводит в движение второй шар, находящийся в состоянии покоя, причем направление движения шаров совпадают. В каком случае первый шар: А) Останавливается; Б) Продолжает двигаться вперед; С) Движется назад?
Знаете ли Вы, что: Крокодилы проглатывают камни, общая масса которых составляет 0,01 массы животного. Камни служат балластом, позволяющим крокодилам ходить по дну реки и быстро увлекать свою жертву под воду.

Загадка

У планет она большая,
Минимальна у частиц.
ЕЁ на глаз не измеряют,
Ведь у неё не мало лиц. (Масса)

Способы определения массы тела:

• Сравнивая скорости, приобретенные телами при взаимодействии, определяют, во сколько раз масса одного тела больше ( или меньше) массы другого. Пользоваться удобно, если известна масса одного из взаимодействующих тел.

Загадка. Две сестры качались, правды добивались. А когда добились, то остановились. (Весы)

Второй способ определения массы:

• Взвешивание. Этот способ более удобный для нас и более привычный.
• Вычисление по законам физики, используя формулы (такой способ применяют при вычислении масс планет, звезд и т.д.). Этот способ будем изучать в старших классах.

Типы весов: учебные, медицинские, аналитические, аптекарские, электронные и др.
Главная часть учебных весов коромысло, к середине коромысла прикреплена стрелка – указатель, которая движется вправо или влево. К концам коромысла подвешены чашки. Взвешиваемое тело кладут на левую чашу весов, а гири на правую чашу весов.
Некоторые думают, что массу тела можно оценить по его размерам. Иногда это возможно. У человека большого объема и масса больше, чем у человека меньшего объема. Если же тела не одинаковы по материалу, структуре, то тело меньшего размера может иметь большую массу. А на глазок можно ошибиться.

1) Минуй вас случай столкнуться с песчинкой, сделанной из вещества нейтронной звезды. Один наперсток этого вещества имеет массу, большую, чем нагруженный товарный поезд.

2) Один из героев мультфильма пинал все подряд. Его решили проучить. Однажды на дороге он увидел несколько картонных коробок (подбросили) и … Нарисуйте, что же получилось на самом дел.

Решение задач.

1. Устно: А) Космонавт взял с собой на орбитальную станцию задачник по физике. Одинакова ли масса задачника до старта и на орбитальной станции? Б) Из овечьей шерсти скатали валенки. Сравните массы шерсти и валенок, если отходов не было. Что изменилось?
2. Часто задают вопрос: Что тяжелее, килограмм пуха или килограмм железа?
3. Порожняя тележка массой 2 кг, двигаясь со скоростью 2 м/с, столкнулась с груженой тележкой, вследствие столкновения порожняя тележка остановилась, а груженая начала двигаться со скоростью 0,4 м/с. Какова масса груженой тележки? (Ответ: 10 кг).

IV. Итоги урока

– Что характеризует масса тела?
– Как можно определить сравнительную массу тела?

V. Домашнее задание:§19 ,20 (учебник А.В. Пёрышкин) Подготовиться к лабораторной работе.

Источник