第五講質(zhì)量大學(xué)物理專題講座主講人馮杰9/14/20231第五講質(zhì)量大學(xué)物理專題講座主講人馮杰8/4/202

第五講質(zhì)量

一、質(zhì)量的定義方法和測量方法(見第三講)

二、質(zhì)量的物理意義1、物體含物質(zhì)的多少牛頓最初的定義：“物質(zhì)的量是用它的密度和體積一起來量度的”。初中教科書：物體中含有物質(zhì)的多少?！百|(zhì)量不隨物體的形狀、狀態(tài)、溫度和位置的改變而改變（——這一說法并不準(zhǔn)確），是物體的固有屬性”。2、質(zhì)量表示物體的慣性質(zhì)量是描述物質(zhì)固有屬性的物理量——高中教科書；物體具有保持原有運動狀態(tài)的屬性——慣性；是物體運動狀態(tài)變化時所顯示的阻抗能力（慣性）——牛頓第二定律。牛頓最初對力的定義：⑴當(dāng)時無法解釋；⑵認(rèn)定m

是平動慣性大小的量度。9/14/20232第五講質(zhì)量

一、質(zhì)量的定義方法3、質(zhì)量表示物體之間引力大小的量度物體具有產(chǎn)生引力作用和感受引力作用的屬性——牛頓17世紀(jì)的發(fā)現(xiàn)①和就是物體產(chǎn)生并感受引力的量度；②牛頓沒有引力場的思想——超距觀點。4、慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量之間的關(guān)系慣性質(zhì)量設(shè)地球表面某處一物體，如果忽略地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng)，它們之間的萬有引力作用為引力質(zhì)量設(shè)此物體，在的作用下產(chǎn)生的加速度為：，則式中即為該物體的引力質(zhì)量。式中即為該物體的慣性質(zhì)量。引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的關(guān)系設(shè)同樣條件下有另一物體，類似可得9/14/202333、質(zhì)量表示物體之間引力大小的量度物體具有產(chǎn)生引力作用和感受實驗事實：在地球表面同一地點的重力加速度都是相等的，因此有：5、等效原理愛因斯坦的理想實驗：運動電梯；加速場效應(yīng)可以抵消引力場效應(yīng)；←廣義相對論的實驗基礎(chǔ)慣性質(zhì)量×加速度（加速場強度）＝引力質(zhì)量×引力場強度即：9/14/20234實驗事實：在地球表面同一地點的重力加速度都是相等的，因此有：6、物體質(zhì)量隨其速度的變化⑴等效原理的動力學(xué)機制目前仍然不清楚，定性的解釋為：慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量可能是物質(zhì)同一屬性在不同場合下的表現(xiàn)。⑵

實驗測量的精度，目前為量級。牛頓的絕對時空觀牛頓的超距觀點質(zhì)量與物體的運動狀態(tài)無關(guān)——低速下與實驗相符。相對論時空觀7、質(zhì)能守恒是近代物理學(xué)的基石之一相對論力學(xué)之前人們一直認(rèn)為：質(zhì)量守恒與能量守恒是兩條彼此獨立的定律相對論力學(xué)中9/14/202356、物體質(zhì)量隨其速度的變化⑴等效原理的動力學(xué)機制目前仍然不清整理得，相對論力學(xué)新的概念：物體的靜能相對論力學(xué)揭示的普適關(guān)系：質(zhì)能守恒物體能量的變化必然伴隨其質(zhì)量的變化，反之亦然。核反應(yīng)：質(zhì)量虧損的理論解釋；核能利用的理論依據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意不是由決定能量，而是由決定，是基本的。光子質(zhì)量的定義。光子的能量是人為規(guī)定的；即：質(zhì)量與粒子的波動性相聯(lián)系：9/14/20236整理得，相對論力學(xué)新的概念：物體的靜能相對論力學(xué)揭示的普適關(guān)方法一：物理天平●儀器●原理方法二：牛頓第二定律●儀器——驗證牛頓定律的整套儀器●原理方法三：利用物體的碰撞——動量守恒定律●儀器——氣墊導(dǎo)軌整套儀器●原理：由三、質(zhì)量測量十種方法9/14/20237方法一：物理天平●儀器●原理方法二：牛頓第二定律●儀器——驗得方法四：利用彈簧秤和單擺●儀器——彈簧秤和單擺●原理：利用彈簧秤測物體的重量利用單擺測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊?/14/20238得方法四：利用彈簧秤和單擺●儀器——彈簧秤和單擺●原理：利用方法五：運用萬有引力定律測算天體的質(zhì)量●儀器——彈簧秤和單擺●原理：利用彈簧秤測物體的重量利用單擺測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊?/14/20239方法五：運用萬有引力定律測算天體的質(zhì)量●儀器——彈簧秤和單擺方法六：運用“電流天平——安培秤”測物體的質(zhì)量●儀器——電流天平、安培表、學(xué)生電源●原理：電流天平——安培秤測物體的重量得★兩個固定線圈C1和C2，一個活動線圈CM，通以相同的恒定電流安培秤9/14/202310方法六：運用“電流天平——安培秤”測物體的質(zhì)量●儀器——電流方法七：利用勻強電場測定帶電粒子的質(zhì)量●儀器——密立根油滴實驗儀●原理：（1）帶電的固體微粒所受電場力得（2）將帶電固體微粒改為噴入的油滴即為密立根油滴實驗密立根油滴實驗原理9/14/202311方法七：利用勻強電場測定帶電粒子的質(zhì)量●儀器——密立根油滴實方法八：利用電場和磁場（質(zhì)譜儀）測定帶電粒子的質(zhì)量●儀器——密立根油滴實驗儀、質(zhì)譜儀●原理：

電場對帶電粒子所做的功與其動能的關(guān)系為得代入得質(zhì)譜儀原理9/14/202312方法八：利用電場和磁場（質(zhì)譜儀）●儀器——密立根油滴實驗儀、方法九：利用克拉柏龍方程測定氣體的質(zhì)量●儀器——氣體定律實驗儀●原理：（1）由克拉柏龍方程得即（2）如果知道帶測氣體分子的個數(shù)N，則可測氣體分子的質(zhì)量9/14/202313方法九：利用克拉柏龍方程測定氣體的質(zhì)量●儀器——氣體定律實方法十：利用油膜法測定氣體分子的質(zhì)量●儀器——●原理：用油膜法估測分子的大小

淺盤（邊長40cm左右、深度約3m）；玻璃板（比淺盤略大）；油酸酒精溶液（濃度的體積分?jǐn)?shù)為1/200或1/500）；帶針頭的注射器；量杯；水彩筆；痱子粉；滴管；石膏粉；等由氣體的密度公式得氣體分子的質(zhì)量油膜層浮在水面上的痱子粉9/14/202314方法十：利用油膜法測定氣體分子的質(zhì)量●儀器——●原理：用守恒律中的質(zhì)量與能量的概念演變及其地位互換END-5參考書目1、倪光炯李洪芳《近代物理》