【提出問(wèn)題】
學(xué)習(xí)了固體和液體質(zhì)量的測(cè)量，小盼和小漢在思考一個(gè)問(wèn)題：我們一時(shí)一刻也離不開(kāi)空氣，常見(jiàn)的空氣有沒(méi)有質(zhì)量呢?
【猜想與假設(shè)】
1.空氣沒(méi)有質(zhì)量
2.空氣也應(yīng)該有質(zhì)量，但質(zhì)量不會(huì)太大。
【設(shè)計(jì)方案】
空氣的質(zhì)量應(yīng)該很小，不好直接用天平測(cè)量。而且我們處在空氣的包圍中，周?chē)目諝鈺?huì)對(duì)我們的測(cè)量造成影響。如何處理好這兩個(gè)問(wèn)題是我們測(cè)量的關(guān)鍵，應(yīng)該動(dòng)動(dòng)腦筋。
小盼想了下面的方法：準(zhǔn)備兩只完全相同的氣球，分別放在天平的兩個(gè)托盤(pán)上，然后通過(guò)調(diào)節(jié)使之平衡。把右邊托盤(pán)上的氣球拿下來(lái)，吹足氣，再放上去。如果天平的右端下沉，就表明氣球內(nèi)的空氣有質(zhì)量。
小漢說(shuō)：想法不錯(cuò)。我也想出一個(gè)辦法：找一個(gè)玩具皮球，先測(cè)出給它打足氣的質(zhì)量，再用氣針把它里面的氣全部放出，再測(cè)出它這時(shí)的質(zhì)量。比較這兩個(gè)質(zhì)量的大小就可以知道球內(nèi)的空氣有沒(méi)有質(zhì)量。
為什么不兩種方法都試試呢?看看會(huì)出現(xiàn)什么情況。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
按天平的正確使用方法和上面設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小盼發(fā)現(xiàn)吹足氣的氣球放上天平后，原本平衡的天平右端下沉。多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，情形均如此。這說(shuō)明氣球內(nèi)的空氣有質(zhì)量。
小漢按設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)打足氣的玩具皮球和氣針共同放在已調(diào)節(jié)好的天平左盤(pán)，右盤(pán)放砝碼并移動(dòng)游碼使天平重新平衡，讀出玩具皮球的總質(zhì)量486.8g。緊接著把氣針插進(jìn)皮球，放出球內(nèi)的氣體，這時(shí)觀察到天平不再平衡，左端不斷上升。這說(shuō)明左盤(pán)物體的質(zhì)量在減小，減小的正是跑出去的空氣的質(zhì)量。過(guò)一會(huì)，氣體不再跑出時(shí)重新移動(dòng)游碼使天平平衡，測(cè)出皮球的質(zhì)量485.6g。則原來(lái)皮球內(nèi)空氣的質(zhì)量為1.2g。
【得出結(jié)論】
上面的實(shí)驗(yàn)都證實(shí)空氣是有質(zhì)量的。
【評(píng)估與反思】
1.用天平測(cè)量物體質(zhì)量之前，應(yīng)調(diào)節(jié)平衡螺母，使橫梁保持平衡。小盼設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，在進(jìn)行這一步調(diào)節(jié)時(shí)，是把兩只氣球分別放在天平的兩個(gè)托盤(pán)上之前進(jìn)行，還是之后進(jìn)行較好呢?
經(jīng)過(guò)分析思考，認(rèn)為應(yīng)該先把兩只氣球分別放在天平的兩個(gè)托盤(pán)上，再調(diào)節(jié)平衡螺母，使橫梁保持平衡。這是因?yàn)閮芍粴馇虿豢赡芡耆嗤�，多少�?huì)存在質(zhì)量上的差別，上述步驟能夠消除氣球質(zhì)量差別對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。
2.實(shí)驗(yàn)中，向球中吹入的空氣是多些還是少些好?
當(dāng)然是向球中吹入的空氣是多些好，這樣會(huì)使現(xiàn)象更明顯。
3.想知道教室內(nèi)空氣的質(zhì)量，應(yīng)該怎么辦?
教室內(nèi)空氣的質(zhì)量肯定無(wú)法直接測(cè)量，我們可以根據(jù)
間接計(jì)算。這樣需要知道空氣的密度和教室的容積。教室的容積可以通過(guò)測(cè)量教室的長(zhǎng)、寬、高計(jì)算。一般教室長(zhǎng)10米、寬8米、高3米，查空氣密度為1.29kg/m3，這樣教室內(nèi)空氣的質(zhì)量約300千克，相當(dāng)于約6個(gè)中學(xué)生的體重。
4.地球周?chē)缓窈竦拇髿馑采w，大氣的質(zhì)量有多大呢?
聯(lián)想到液體對(duì)容器底部有壓強(qiáng)，產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因是液體受到重力。同樣大氣之所以產(chǎn)生壓強(qiáng)(我們稱(chēng)為大氣壓，地面附近的大氣壓約為p=1×105Pa)也是因?yàn)槭艿街亓ΑＨ绻赖厍蛑車(chē)髿獾目傊亓，就可以根據(jù)G=mg計(jì)算出地球周?chē)髿獾目傎|(zhì)量m。地球周?chē)髿獾目傊亓等于地球總表面積S上的總大氣壓力F，而F=PS，S=4πR2，R為地球半徑，約為6.4×106m。計(jì)算過(guò)程如下：
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