重量 (weight) 是所在的星球吸引物體的力()。所以重量屬矢量,它的方向為垂直向下。
重量的符號是 \(W\),單位是牛頓(\(\text{N}\))。它與質量 (\(m\)) 有以下的關係:
\(W=m\ g\) 推導方法
其中:
要量度物體的重量,可以利用彈簧秤()或重量秤(俗稱磅):
如果把物體的位置改變,物體的重量會依舊嗎?
下方內容總結了重量的性質,以及和質量之間的分別:
只在重力的作用下,任何物體於同一地點從相同高度下墜時,其加速度是相同的。根據牛頓運動第三定律,星球吸引物體的力 \(F\)、物體的質量 \(m\) 和加速度 \(a\) 之間的關係可以寫成
\(F=m\ a\)
星球吸引物體的力即是物體的重量,以符號 \(W\) 表示;物體自由下墜的加速度即是重力加速度,符號是 \(g\)。所以質量和重量的關係是:
\(W=m\ g\)
你可在質量和重量模擬實驗選「探究質量和重量的關係」後,用不同總質量的砝碼量度重量,以繪出重量對質量(\(W\)-\(m\))線圖,驗証上方的關係。
要量度物件的重量,最簡單的方法是使用彈簧秤。彈簧秤內的彈簧會隨它所受的力的大小而變長或變短。放在彈簧秤上的物件重量愈大,彈簧秤伸長的距離愈長。
除彈簧秤外,也可使用重量秤(俗稱磅)。試在質量和重量模擬實驗選「探究質量和重量的關係」後,用磅量度巧克力的重量。
在地球上,結果為...
A. \(250 \text{ N}\)
B. \(2.45 \text{ N}\)
C. \(5.89 \text{ N}\)
【題解】 若已知物件質量,我們可以用關係式 \(W=m\ g\) 驗証結果。
在地球表面的重力加速度 \(g\approx 9.8\ \text{m}\ {{\text{s}}^{-2}}\)。
由於巧克力的質量等於 \(250 \text{ g}\)(可用天平量度巧克力質量),根據質量和重量的關係:
\(W=m\ g\) \(=\left( 0.25\ \text{kg} \right)\left( 9.8\ \text{m}\ {{\text{s}}^{-2}} \right)\) \(=2.45\ \text{N}\)
換言之,巧克力的重量等於 \(2.45 \text{ N}\)。
在質量和重量模擬實驗中選「地球表面的重量」後,試把小球拖放至不同海拔與經緯度(見附圖),觀看重量會否出現變化。
然後,在質量和重量模擬實驗中選「探究質量和重量的關係」後,試在不同星體上用磅量度物件重量,觀看重量會否出現變化。
探究結果顯示 ...
【題解】由於不同星球的引力大小會不同,所以物體在不同的星球上的重量也不同。
如果把物體從地球送到其他星體上,例如月球,物體的重量便變小。嚴格來說,在地球表面的相同海拔下,位處高緯度位置的重量亦會大一些。這是因為地球並非完美的球體,兩極的引力較在赤道大一點點。
如果把物體送到外太空,因外太空中沒有任何星體、沒有引力,故無論物體的質量是多少,物體的重量都是零。
下方的表格總結了質量和重量之間的分別: