质量(mass)是物体所含物质的多少,单位是千克。重量(weight)是作用在这份质量上的重力,单位是牛顿。两者的关系是 W = mg,其中 g 是重力场强度,单位为 N/kg。
这项技能位于质量、重量与密度的开头,之后在压强、能量和运动的题目中还会用到。
质量和重量有什么区别?
质量属于物体本身。它在地球、月球和太空中都一样,因为物质的多少不会变。重量则取决于物体所在的位置,因为不同天体的引力强弱不同。
想象一包米。不论在哪里,里面都是 2 kg 的米。在地球上拿着它,你感到的向下拉力比在月球上更大。
怎样使用 W = mg?
- 先看题目给的是什么。 是以 kg 计的质量,还是以 N 计的重量?
- 确认 g。 用题目中的值。本课把地球取为 10 N/kg。
- 写出公式,必要时变换: W = mg,所以 m = W ÷ g。
- 代入并带上单位,写明答案的单位:重量用 N,质量用 kg。
例题详解
一辆探测车的质量为 60 kg。求它的重量:(a) 在地球上,g = 10 N/kg;(b) 在月球上,g = 1.6 N/kg。(数值为练习而设。)
第一步: 已知质量,所以用 W = mg。
第二步,地球: W = 60 × 10 = 600 N。
第三步,月球: W = 60 × 1.6 = 96 N。
第四步,写出质量: 探测车的质量在两处都是 60 kg。
检查: 96 N 小于 600 N,符合较弱的重力场。比值 96 ÷ 600 = 0.16,与 1.6 ÷ 10 = 0.16 相符。
要留意的错误
错误答案:“在月球上,探测车的质量是 96 kg。”
学生做了重量的计算,然后把结果写成了质量。
数字 96 是以牛顿计的力。质量没有变,所以仍是 60 kg。写答案之前先问自己:“这是力,还是物质的多少?”再配上 N 或 kg。
自我检测
1. 一个袋子的质量为 2.5 kg。取 g = 10 N/kg,求它在地球上的重量。
查看答案
W = mg = 2.5 × 10 = 25 N。
2. 一个物体在地球上重 45 N(g = 10 N/kg)。它的质量是多少?
查看答案
m = W ÷ g = 45 ÷ 10 = 4.5 kg。
3. 在一颗虚构的行星上,30 kg 的物体重 120 N。求该行星的 g。
查看答案
g = W ÷ m = 120 ÷ 30 = 4 N/kg。单位是 N ÷ kg = N/kg。
下一步
区分了质量和重量之后,继续学习换算密度单位。同样的单位严谨度也会延续到力与动量。
有些学生每一步计算都会,却在考试压力下给答案贴错标签。这正是我们的老师在物理线上一对一补习中会留意的地方。