質量重量測量

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引言

我們知道，一切都是由物質構成的，物質的不同狀態是固態、液態和氣態。每種物質狀態的質量和重量並不相同。這就是為什麼需要對質量和重量進行精確解釋的原因。理解這些概念在科學上的用法和區別非常重要。

什麼是質量？

物體中所含物質的量稱為質量。它是物體的恆定基本量，在任何地方都保持不變。

• 普通的稱重天平用於測量質量。

• 它的 SI 單位是千克 (kg)。它是一個標量。

什麼是重量？

它是作用於物體的重力大小的量度。它是一個向量。

• 彈簧秤用於測量物體的重量。

• 重量是力的測量，因此它的 SI 單位是牛頓 (N)，另一個較小的單位是達因。

• 物體的重量在不同的地方是不同的，因為重力因地而異。

• 其公式為 $\mathrm{W\:=\:mg}$。其中 ‘W’ 是物體的重量，‘m’ 是物體的質量，‘g’ 是重力加速度

• 重量與質量透過上述關係有一定的關聯。

質量和重量的公制單位

根據公制系統，計算質量時常用的單位是克 (g) 和千克 (kg)，重量單位是牛頓。

• 例如，鉛筆的質量以克為單位稱重，西瓜和一加侖油漆以千克為單位稱重，河馬以噸為單位稱重。

從克出發，可以使用標準公制系統獲得質量的其他公制單位，如下所示：毫克 (mg)、釐克 (cg)、分克 (dg)、十克 (dag)、百克 (hg)。

單位換算

根據需要轉換物理量的單位是必要的，因為單位的使用取決於具體情況，例如立方體的體積以米 (m) 表示，絲帶的長度以釐米 (cm) 表示。

• 如果長度以米 (m) 為單位給出，寬度以米 (m) 為單位給出，高度以釐米 (cm) 為單位給出，則需要將釐米 (cm) 高度轉換為米 (m) 來計算長方體的體積 (m)。為了進行相同數量單位的相互轉換，理解單位之間的關係非常重要。

• 公制質量單位與克之間的關係如下：

 

公噸 (t)	1000 kg
千克 (kg)	1000 g
百克 (hg)	100 g
十克 (dag)	10 g
克 (g)	1000 mg
分克 (dg)	$\mathrm{\frac{1}{10}\:g}$
釐克 (cg)	$\mathrm{\frac{1}{100}\:g}$
毫克 (mg)	$\mathrm{\frac{1}{1000}\:g}$

• 將大單位轉換為小單位時，進行乘法運算。

例如：要將 kg 轉換為 g，寫出 kg 和 g 之間的關係

$$\mathrm{1\:kg\:=\:1000\:g}$$

現在，在上式中，kg 是較大的單位，g 是較小的單位，然後將給定數量乘以 1000。

• 將小單位轉換為大單位時，進行除法運算。

例如：將毫克轉換為克時，寫出克和毫克之間的關係

$$\mathrm{1\:g\:=\:1000\:mg}$$

現在，在上式中，mg 是較小的單位，g 是較大的單位，然後將給定單位除以 1000。

例題

羅恩買了 2 噸沙子用於建築施工，其中只使用了 1100 千克沙子。計算還剩下多少沙子。

答：已知：羅恩買了沙子 = 2 噸

$$\mathrm{1\:ton\:=\:1000\:kg}$$

$$\mathrm{2\:tons\:=\:2\times\:1000\:kg\:=\:2000\:kg}$$

$\mathrm{用於建築的沙子\:=\;1100\:kg}$

$\mathrm{剩餘的沙子\:=\;2000\:-\:1100\:=\:900kg}$

質量為 45 kg 的物體位於地球上。該物體的重量是多少？

答：已知：

$\mathrm{質量\:=\:45kg}$

$\mathrm{重力加速度\:=\:9.8ms^{-2}}$

$$\mathrm{W\:=\:m\times\:g}$$

$$\mathrm{W\:=\:45\times\:9.8\:=\:441N}$$

如果物體的重量為 80N，則計算物體的質量。

答：已知：$\mathrm{重量\:=\:80N}$

$\mathrm{重力加速度\:=\:9.8ms^{-2}}$

$$\mathrm{m\:=\:\frac{W}{g}}$$

$$\mathrm{m\:=\:\frac{80}{9.8}\:=\:8.16kg}$$

結論

在本教程中，我們介紹了使用稱重天平和彈簧秤測量質量和重量的概念。我們還學習瞭如何計算質量和重量，以及它們之間的關聯和差異。

常見問題

1. 為什麼說重量可以為零，但質量不能為零？

質量和重量的不同之處在於，質量在任何情況下都不會為零，因為它是一個物體中所含粒子的數量，沒有任何物體包含零個粒子；但重量可以為零，因為它是物體受到的重力作用，在自由落體的情況下，物體沿著重力方向下落，因此物體的重量變為零。

2. 質量與重量之間有什麼關係？

質量與重量的關係可以透過牛頓第二定律得到。如果一個質量為 1kg 的物體從一定高度以重力加速度 g 下落，則作用於物體的力由下式給出：

$$\mathrm{F\:=\:m\times\:g}$$

$$\mathrm{F\:=\:1kg\times\:9.8ms^{-2}\:=\:9.8kgms^{2}\:=\:9.8N}$$

3. 物體在月球上的重量是其在地球上重量的六分之一。請說明原因。

月球的質量小於地球的質量，因此月球對物體的吸引力小於地球，這就是為什麼物體在月球上的重量是其在地球上重量的六分之一的原因。

4. 什麼是相對論質量？

在狹義相對論中，相對論質量與運動物體的質量有關。相對論質量由下式給出：

$$\mathrm{m\:=\:\gamma\:\times\:m_{0}}$$

其中 𝑚𝑜 是靜止質量

𝛾 是大於一的因子

它隨著物體速度的增加而增加。

5. 什麼是失重？

失重一詞表示沒有重量。由於重量是重力的量度，因此失重意味著沒有重力。在自由落體過程中沒有重力，因此自由落體是失重狀態。它也稱為零重力或零 G 力。

6. 光子有質量嗎？

光子通常被稱為無質量。光子是光的量度，因為它們沒有質量，所以光也沒有質量。

7. 物體在赤道上的重量小於在兩極上的重量。請說明原因。

物體在赤道上的重量小於在兩極上的重量，因為赤道上的重力較小，因為它與地球中心的距離較小。另一方面，兩極與地球中心的距離較遠，因此那裡的重力較大，因此人的體重也較大。