第二章        衡器計量基礎知識
第一節  質量和重量
一、質量
衡器計量的對象是物體或物質的質量，衡器計量類屬質量計量。質量是自然界中最基本、最主要、最常用的一個物理量，質量的計量單位“千克”上國際單位制SI中7個基本單位之一。清楚地了解質量的概念是衡器計量的最基本要求。
（一）引力質量
引力質量的理論依據是牛頓萬有引力場的源泉，都能産生引力場，同時也都受到別的物體産生的引力場的作用。物體的這一屬性稱為引力質量，它是通過著名的牛頓萬有引力定律表現出來的。不考慮物體幾何形狀和體積大小而將其質量集中於一點的物體稱為質點，則牛頓萬有引力定律告訴我們：具有質量分別為m1和m2且相隔距離的R的任意兩個質點之間的力，是沿著連接該兩質點的直線而作用的吸引力。其大小為
   
F=G    （1—1）
式中：m1,m2——分別為質點（物體）1和質點（物體）2的引力質量（kg）；
      R——為兩質點間的距離（m）；
      G——比例係數（萬有引力常數），G=6.6720×10Nm/kg；
      F——兩質點間的相互引力（N）。
需要說明的是萬有引力F是個矢量，兩個質點之間的引力是一對作用力和反作用力。若假定質點1對質點2的引力方向為正，則質點2對質點1的引力方向為負。即兩個物體間的引力大小相等，方向相反。
式（1—1）說明，兩質點間萬有引力大小與它們質量乘積成正比。由此可以看出，引力質量是質點間引力大小的量度。式（1—1）是對兩個質點而言的。如果要確定有一定大小的物體（而不是質點）之間的引力時，就要將每個物體分成許多個質點，然後用積分計算所有質點之間的引力。但假如兩物體的大小同它們之間的距離相比微不足道時（比如地球和太陽），則它們通常就可以被看做上質點。
萬有引力定律無形中還包含這樣一個事實，即兩質點之間的引力大小與其他物體的存在或所在空間的性質無關。
絕大多數衡器計量所得被測物體的質量為引力質量。
（二）慣性質量
慣性質量的理論依據是牛頓第二定律。
在日常生活中人們發現，運動員在賽跑時，要從疾跑中停下來需要一定的時間，這是因為物體具有慣性。另外，用同樣大小的力作用於不同物體時，會産生不同的效果。比如，一個人推動一輛自行車非常容易，要想推動一輛汽車顯得非常難，這個例子給我們一個定性回答，即同樣的力施加在不同的物體上所産生的加速度不相同，這是因為它們的質量不同。牛頓第二定律解釋了上述現象。力、加速度和質量之間的關係為
F=ma   （1—2）
式中：F——物體所受的合外力（N）；
      a——物體受力後所獲得的加速度（m/s）；
      m——物體的質量，即慣性質量（kg）。
由式（1—2）可見，在慣性系統中，物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與該物體的慣性質量成反比。
物體質量是物體的一種屬性，對於不同質量的物體，在相同外力作用下，質量大的物體所産生的加速度小；反之，質量小的物體所産生的加速度大。或者說質量小的物體慣性小，質量大的物體慣性越大。慣性質量描述了物體慣性大小的量度。
（三）質量的定義
引力質量和慣性質量是從不同的物理現象引入的，因而從概念上講是不同的。大量的科學實驗證明，在實驗的准確度範圍內，任何物體的引力質量的量值和其慣性質量的量值都相等，只是它們反映了同一物體的兩種不同的屬性。因此，在我們的實際生活和工作中也就沒有必要嚴格區分物體的質量究竟是引力質量還是慣性質量，而統稱為質量。從而得出質量的定義：質量是物體固有的一種物理屬性，它既是物體慣性大小的量度，又是物體産生引力大小的量度。