多彩的物质世界全章教案有答案.docx
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多彩的物质世界全章教案有答案
第十章多彩的物质世界
专题一、宇宙和微观世界
我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭中一颗很小的行星,广阔无垠的宇宙大得难以想象。
那么,构成宇宙的微小颗粒究竟小到什么程度呢?
学完本专题后你应该做到的
1、知识与技能
(1)知道宇宙是由物质组成的,物质是由分子和原子组成的。
(2)初步了解原子的结构。
对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。
(3)初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。
2、情感、态度与价值观
通过了解人类探索太阳系及宇宙的历程、人类探索微观世界的历程,认识人类的探索将不断深入,帮助学生树立科学的物质观和世界观。
下面我们这样来学习本专题的知识
宇宙与微观世界
让我们来阅读下面的资料
宇宙自古以来就是人类关注、困惑、探索的一个重大问题。
1543年,哥白尼通过30多年的测查和分析,发表了“日心说”。
1632年,伽利略利用望远镜探索宇宙,人类的视线深入到了更为宽广的星空。
1687年,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》,为探索宇宙奠定了坚实的理论基础。
1849年,科学家根据牛顿发现的万有引力定律,预测天王星的存在外还存在一颗未知的行星,并计算出了这颗行星的运动轨迹。
不久,在预测的轨道上发现了海王星。
飞向太空一直是人类不灭的理想,1957年10月,人类第一颗人造卫星发射成功。
1961年4月12日,人类第一次乘飞船进入太空。
2003年10月15日,中国载人飞船“神州五号”升入太空。
我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭中一颗很小的行星。
太阳系除了太阳这唯一的恒星外,至今已发现了水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星9大行星、66颗卫星、2000多颗正式命名或编号的小行星,以及大量的彗星和流星。
银河系中有众多像太阳这样的恒星,距地球最近的恒星是半人马座的比邻星。
它与地球之间的距离大约是40万亿千米,光从比邻星发出需要4.2年才能到达地球。
在浩瀚的宇宙中,还有许多像银河系这样的星系,其中仙女座河外星系是离银河系比较近的一个星系,从仙女座发出的光需要200万年才能到达地球,也就是说,我们在夜空中所看到的仙女座已是200万年前的仙女座了。
广阔无垠的宇宙大得难以想象,那么,构成宇宙的微小颗粒究竟小到什么程度呢?
科学家发现,任何物质都是由极其微小的粒子组成,这些粒子保持了物质原来的性质,1811年意大利物理学家阿伏加德罗第一个把这种最小的粒子命名为“分子”。
最小分子的尺度相当于一根头发丝的直径的十万分之一,氢分子的质量只有10-27左右,1cm3水中含有3.34×1022个水分子,一个水分子的质量是3×10-26Kg。
1909年,卢瑟福在成功地进行了α粒子散射实验后,提出了原子核式结构模型,原子的中心叫原子核,占很小的体积,但几乎集中了原子的全部质量,带负电的电子在不同的轨道上绕着原子核运动,就像地球绕着太阳一样。
20世纪初,科学家在探索物质结构的历程中,相继发现原子核可以放出质子和中子,由此知道原子核是由质子和中子组成的。
20世纪60年代,科学家发现质子和中子都是由夸克等更小的粒子组成。
纳米技术是现代科学技术的前沿,纳米是一个长度单位,符号nm,1nm=10-9m。
一般
分子的直径是0.3nm-0.4nm,蛋白质的分子比较大,可达几十纳米;病毒的大小为几百纳米。
纳米科学技术纳米尺度内(0.1nm-100nm)的科学技术,研究对象是一小堆分子或单个的
原子、分子。
世界上形形色色的物质有多种状态,我们身边的物质一般以固态、液态、气态的形式
存在,物质处于不同的状态具有不同的物理性质。
多种物质从液态变为固态,体积变小(水例外);液态变为气态时体积会显著增大。
物
质的状态变化时体积发生变化,主要是由于构成物质的分子在排列方式上发生变化。
固态物质分子的排列十分紧密,分子间有强大的作用力;液态物质中,分子没有固定
的位置,运动比较自由,分子间的作用力比固体的小;气态物质中,分子极度散乱,间距
很大,分子间的作用力极小。
因此,固体有一定的体积和形状;液体有一定的体积,没有
确定的形状,具有流动性;气体没有一定的体积和形状,具有流动性。
让我们自己试着解答有关问题
1、想一想,应该填什么?
(1)1nm=10-9m。
一般分子的直径小于(填“大于”或“小于”)1nm。
(2)我们身边的物质一般存在的形态为固态、液态、气态
(3)气态、液态、固态相比较,分子间的距离r气>r液>r固,分子间的作用力F气”)。
(4)固体与液体比较,相同点是都具有一定的体积__,不同点是固体有一定的形状、液体没有确定的形状__;气体与液体比较,相同点是_都具有流动性__,不同点是_气体没有一定的体积。
(5)将“银河系、太阳系、地球、夸克、万里长城、分子、宇宙、质子”按照尺度的大小,由大到小顺序排列起为:
宇宙、银河系、太阳系、地球、万里长城、分子、质子、夸克。
(6)填写下表
形状是否一定
体积是否一定
是否可以压缩
是否可以流动
雪花
空气
水蒸气
洗面奶
2、想一想,应该怎么分?
有6种物质:
铁、水银、水晶、白酒、牛奶、巧克力。
请用不同的分类方法把它们分成两类,并按照示例填空。
分类一(示例)
分类方法:
是否透明
透明
不透明
水晶、白酒
铁、水银、牛奶、巧克力
分类二(请填空)
分类方法:
是否为固体
是固体
不是固体
铁、水晶、巧克力
水银、牛奶、白酒
分类三(请填空)
分类方法:
是否为混合物
是混合物
不是混合物
白酒、牛奶、巧克力
铁、水银、水晶
让我们把刚才学习的内容总结一下
现在,让我们用所学的知识尽情发挥自己的才能吧!
请阅读下列短文:
纳米科学技术
纳米材料早就在自然界存在,例如动物的牙齿、贝壳、鲨鱼皮、荷叶表面、珊瑚礁、陨石等都具有纳米结构,中国古代的颜料、墨、古铜镜的涂层都是纳米材料,然而,他们虽然用了纳米技术,制作了纳米材料,但并不知道纳米材料的重要性,是处于自发阶段。
真正把纳米作为材料的命名,是德国科学家Gleiter首次采用气体冷凝的方法,成功地制作了尺度由5纳米的晶粒组成的固体,他称之为纳米尺度材料。
随后,美国、西德和日本先后研制成纳米级粉体及块体材料。
纳米技术的灵感,来自于已故的著名的诺贝尔奖获得者RichardFeyneman在1959年所做的一次题为“在底部还有很大空间”的演讲。
这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法——人类从石器时代的磨尖箭头开始到现在的光刻芯片的所有技术,都一次性的削去或者融合数以亿计的原子,以便把物质做成有用的形态,为什么我们不可以从另一个角度出发,从单个分子甚至原子开始组装,以达到我们的要求呢?
他说:
“至少依我看来,物理学的规律不排除一个原子一个原子的制造物品的可能性。
”这是关于纳米技术的最早梦想。
常见的纳米材料有:
。
纳米技术的最初梦想是:
。
我们还想了解更多……
纳米技术将给现代生活带来革命
同样两件笔挺的西装,当用水或植物油倒在衣服表面时,其中的一件立刻出现了污渍,而另一件只留下几个细小的水珠,一抖,什么都没了。
日前中国科学院在北京举办的纳米材料应用展示会上,纳米技术令观众大开眼界。
据中国科学院“百人计划”入选者之一、“二元协同纳米结构理论”的首创者、博士生导师江雷教授介绍,上述展示都是应用了“二元协同纳米界面材料”,它会在物质表面上形成一层稳定的气体薄膜,使油或水无法与材料的表面直接接触,从而使材料表面呈现出水、油不沾的“超双疏”性能。
经过“超双疏”界面材料技术处理过的棉、麻、丝、毛、绒、混纺、化纤等各种纺织面料,都具备对果汁、墨水、酱油、植物油等“不沾”的“超疏”性能,但这种处理技术又不会改变原有织物的各种性能,即纤维强度、面料色泽、耐洗涤性、透气性、皮肤亲和性、免熨性等;同时还有杀菌、防辐射、防霉的辅助效果。
如此一来,服装的洗涤次数可大大减少,洗涤方式只是用水轻漂即可,人们可从此告别大量使用洗涤剂洗衣的时代,减少污染、节约水资源、节约时间都是不言而喻的。
这意味着这项技术将给我们的生活带来革命性的变化。
纳米技术是继互联网、基因之后人们关注的又一大热点。
什么是纳米?
纳米是一种几何尺寸的量度单位,长度仅为一米的十亿分之一,略等于45个原子排列起来的长度。
纳米技术是指制造体积不超过数百个纳米的物体,其宽度只有几十个原子聚集在一起的宽度。
其实,在今天,纳米技术已经悄悄渗透到我们的衣、食、住、行等日常生活的各个方面。
应用纳米技术与纳米材料,可以制成抗菌冰箱、抗菌洗衣机等。
现在,应用纳米技术与纳米材料的无菌餐具、无菌扑克牌、无菌纱布等产品也已面世。
如果食品制造中采用纳米技术,可以帮助我们提高肠胃吸收能力。
再如,大家知道涂料可以美化居室,但是传统涂料由于耐洗刷性差,时间不长,墙壁就可能变得斑驳陆离。
应用纳米技术后,就会使涂料的许多指标大幅度提高,外墙涂料的洗刷性由原来的1000多次提高到了1万多次,老化时间也延长了两倍多。
从90年代初起,科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国科学院就将纳米技术研究列入了攀登计划项目和相关的重大、重点项目,去年科技部又启动了有关纳米材料的国家重点基础研究项目,投入的基础研究与支持资金已达数千万元。
目前,中国已经建成了几个纳米技术研究基地。
中科院、清华大学、北京大学等单位已形成了一支支从事纳米技术研究的队伍,并在国际上取得了一系列令人瞩目的成果,个别方面甚至走在了世界最前沿。
有关专家称,随着纳米功能材料技术的不断发展,以及在各领域的全面推广应用,人们的生活将会发生革命性的变化,纳米时代离我们越来越近。
除了穿的方面,像家庭装修用的玻璃、瓷砖、大理石、石膏板等材料表面经纳米技术处理后,都能呈现奇特的“双疏”性能,可改善材料自身的部分性能,拓宽应用的范围。
将来可以告别厨房“看着油腻灶、干着脏兮兮”恼人的状况,而使“下厨房”如同进入一个清洁爽快的空间,有一种艺术创作般的快乐享受。
你想了解有关纳米的更多消息吗?
我们可以进入Google网站,键入“纳米”进行网页查询。
我的更多的想法……
1、我最最得意之处是:
2、我想到了这样一个点子:
3、我有这样一个小实验、小制作、(小论文…)
专题二、质量
给你一盒大头针,估计有几千个,你能很快知道它的数目吗?
有一堆同一规格的小零件,表面看起来都一样,但有的内部有缺损,你能想办法找出来吗?
学完本专题后你应该做到的
1、知识与技能
(1)我们要知道质量的初步概念及其单位;
(2)通过实验操作,掌握天平的使用方法;
(3)学会测量固体和液体的质量。
2、过程与方法
通过观察、实验,认识质量不随物体的形状、位置、状态、温度而变化。
3、情感、态度与价值观
我们要通过使用天平的技能训练,培养严谨的科学态度与协作精神。
下面我们这样来学习本专题的知识
质量
让我们来阅读下面的资料
空气、水、铜、铁、木材、橡胶等都是物质,所有的物体,比如桌子、椅子、飞机、轮船等都是由物质组成。
物体里所含的物质有多有少,一桶水比一杯水所含的物质多,大铁块比小铁块所含的物质多。
为了比较物质的多少,物理学里引入了质量这个物理量。
物体所含物质的多少叫做质量。
在日常生活中,人们经常要测物体的质量,比如我们买菜、买水果,都荀用秤称一称,称量的就是质量。
为了测量物体的质量,需要确定质量的单位。
在国际单位制里,质量的主单位是千克(Kg),比千克小的单位有克(g)、毫克(mg),比千克大的单位有吨(t)。
他们的大小关系是:
1kg=103g=106mg=10-3t
把一块铁块轧成铁片,形状改变了,但所含铁的多少没有变,也就是质量没有变。
一块冰熔化成水,由固体变成液体,物质的状态变了,但所含水的多少没有变,质量也没有变。
可见,质量是物体本身的一种属性,它不随物体的形状、温度、状态而改变。
质量也不随物体的位置而改变。
一盒水果罐头,不论把它放在北京还是广州,罐头中水果的多少都不会改变,即质量不会改变。
让我们关注有关问题
例题:
烧杯中盛有500g冰,加热后全部熔化成水,发现体积明显减小,(若不计蒸发)则水的质量与冰的质量相比较:
()
A.减小B.增大C.不变D.无法确定
分析:
冰熔化成水,形状与状态发生了变化,但物体的质量与形状、状态、温度、位置等没有关系。
所以,冰化成水后质量不会变化。
正确答案是:
C。
让我们自己试着解答有关问题
1、想一想,应该填什么?
(1)物体所含物质的多少叫。
(2)质量的国际单位是,常用单位有、,它们之间的换算关系
是________________。
2、读一读,应选那一项?
()
(1)把边长为3dm的正方体的铁块,在相同的温度下压成长2m、宽0.2m的均匀铁皮,下列说法中正确的是:
A.铁块的形状、质量和体积都变了
B.铁块的形状、体积变了,质量不变
C.铁块的形状变了,体积和质量不变
D.铁块的质量变了,体积和形状不变
()
(2)下列说法中不正确的是:
A.一个鸡蛋的质量大约是60g
B.一杯水结冰后体积增大,质量没变
C.玻璃杯打碎后,形状变化,质量没变
D.1kg铁比1kg棉花质量大
()(3)九年级物理课本的质量约为:
A.100mgB.100gC.1KgD.100Kg
质量的测量
让我们来阅读下面的资料
在日常生活中,我们可以看到很多测量物体质量的工具。
比如在仓库和火车站可以看到能称很大质量的磅秤,在商店可以看到很方便的电子秤,在药房和实验室可以看到能精确称量质量的天平。
使用测量工具的时候,要根据需要适当的选用。
实验室常用的是天平。
天平两臂长度相等,横梁可以自由摆动。
如果放在两个天平盘中的物体质量不相等,质量较大的那端横梁就下沉。
只有两个盘中物体质量相等,横梁才停在水平位置,即横梁平衡了。
天平就是根据这个道理来称量物体质量的。
每架天平都配有一套砝码作为标准质量,装在砝码盒里,天平横梁上附有标尺,移动标尺上的游码相当于向右盘中加小砝码。
天平是比较精密的仪器,使用时要十分精心。
潮湿的物体和化学药品不能直接放在天平盘中;砝码要用镊子夹取,不准用手拿,加减砝码要轻拿轻放,用后要及时放回砝码盒里,不要随意放置;要注意保持天平和砝码干燥、清洁,防止锈蚀;每架天平都有一定的称量,也就是它所能称的最大质量,被测物体的质量不能超过它的称量,否则会损坏天平。
实验室常用的天平有托盘天平和物理天平,初中,我们主要学习使用托盘天平,使用托盘天平时,应把天平放在水平桌面上,先把游码拨到标尺左端的零刻线处,然后调节横梁右端的平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,就表示横梁平衡了。
测量的时候,把被测物体放在左盘里,用镊子向右盘加减砝码,并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡。
这时,盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对应的刻度值,就等于被测物体的质量。
让我们自己动手试一下
给你一盒大头针,一架天平,你能否测出一个大头针的质量?
1.调节天平平衡:
把天平放在水平桌面上,把游码拨到标尺左端的零刻线处;调节平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,则天平平衡。
2.测量30枚大头针的质量:
把30枚大头镇放在左盘中,向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡,右盘砝码的总质量加上游码在标尺上所对应的刻度值得出30枚大头针的质量m。
3.计算出一枚大头针的质量:
m1=m/30
让我们关注有关问题
例题:
使用已调好的天平,测量某物体的质量时,若指针偏右,以下操作正确的是:
()
A.向右盘中加砝码B.在右盘中减砝码
C.向右移动游码D.向左调节平衡螺母
分析与解答:
使用已调好的天平测质量时,如果横梁不平衡,只能加减砝码或调节游码在标尺上的位置,不能再调节平衡螺母,所以选项D是错的。
至于其他选项的正误,关键要看指针的指向。
本题中指针偏右,表明横梁右端下沉,说明右盘的砝码质量偏大。
要使横梁平衡,正确的操作是减少右盘的砝码,所以,正确答案是:
B
让我们自己试着解答有关问题
1、
想一想,应该填什么?
(1)使用托盘天平时,应把天平放在桌面上。
先把游码放在标尺左端的,然后旋动横梁右端的,使指针对准分度盘的中央;若指针偏转如图所示,这时应将横梁右端的螺母向端调节。
才能使天平平衡。
若无论怎样调节平衡螺母,横梁都不能平衡,则可能的原因是。
(2)用天平称物体的质量时,盘放物体,盘放砝码;取放砝码用。
在测物体的质量时,如果指针偏向分度盘的右侧,应把右盘中的砝码(填“增加”或“减少”)一些,天平才能平衡。
在测量物体质量时,当把一只最小的砝码加入右盘中时嫌多,而取出这只最小的砝码又嫌少时,应通过调节使天平平衡,从而称出物体的质量。
(3)下图为测一金属块质量时天平平衡后所用砝码和游码的情况,则此金属块的质量为
。
2、读一读,应选那一项?
()
(1)用天平测质量时,错将被测物体放在了右盘,而将砝码放在了左盘,并移动了游码,则他所测出的物体的质量:
A.偏小B.偏大C.准确D.不准确,但大小不能确定
()
(2)天平的砝码用久了会造成磨损。
用磨损了的砝码称量物体的质量,称量的结果将:
A.偏大B.偏小C.不受影响D.无法判断
让我们把刚才学习的内容总结一下
让我们自己检查一下学习的情况
1、想一想,应该填什么?
(1)在地球上重0.05kg的一块手表,随宇航员一起到达月球,在月球上这块表的质量是g。
(2)小明同学用天平测物体质量时,误将物体放在右盘,而放在左盘的砝码总质量为
120g,标尺上游码所对应的刻度值为3.5g。
则该物体的质量。
2、读一读,应选那一项?
()
(1)下列现象中质量发生变化的是:
A.铁水凝固成铁块B.将一块矿石由地球运到太空
C.把菜刀表面磨光D.将铁丝通过拔丝机拉长
()
(2)要测一根大头针的质量,测量方法正确的是:
A.把一根大头针直接放在天平左盘里测量
B.测一根大头针和一个铁块的总质量,然后减去铁块的质量
C.测50根大头针的质量,再除以50
D.以上3种方法都可以
3、想一想,应该怎么做?
为了测一小瓶油的质量,小红采用了如下步骤:
A.移动平衡螺母使横梁平衡B.瓶放左盘,称得瓶的质量
C.瓶内倒入油后,称得瓶和油的质量D.将天平置于水平桌面上
E.将游码置于标尺左端零刻线位置F.将天平整理好
(1)小红遗漏的步骤G是:
。
(2)将正确步骤按顺序排列(用字母表示):
。
现在,让我们用所学的知识尽情发挥自己的才能吧!
1.在使用天平时,你觉得有哪些不便?
如何改进?
2.天平是等臂的,若有一架不等臂天平,你能用它测一物体的质量吗?
如果能,怎样测?
(至少想出两种方案)
3.探究设计
夏天,同学们在操场上体育课。
同学们将自带的饮料瓶放在篮球架下,忽然一阵风刮来,装满水的饮料瓶不受影响,而有些空饮料瓶或装水不多的饮料瓶被风刮倒。
请根据以上情景,提出课题,进行探究。
探究课题:
猜想或假设:
设计实验:
主要器材:
实验步骤设计:
设计现象或数据记录表格:
分析与论证:
如果得出的结论与你猜想的一致,则你在实验中看到的现象
应该是:
。
评估:
(1)你认为这次实验中,影响实验效果的主要因素是:
。
(2)除上述探究课题外,请再想一个探究课题:
。
我们还想了解更多……
质量单位千克的由来
自古以来,各国采用过各种不同的质量单位,例如,我国曾用斤、两、
钱作质量单位;英美等国家曾用磅作质量单位。
现在国际上普遍采用国际单位制,在国际单位制中,质量的主单位是千克。
1791年,法国为了改变国内计量制度的混乱情况,在规定了长度单位米的同时,在米的基础上规定了质量的单位,即1dm3的纯水在4℃时的质量是
1Kg(因为水在4℃时的密度最大)。
并且用铂制作了标准千克原器,保存在法国档案局。
因此,这个标准千克原器也叫“档案千克”。
1872年,科学家们通过国际会议,决定以法国的档案千克为标准,用铂铱合金制作标准千克的复制品,分发给有关国家。
1883年在制作的复制品中,
选了一个质量与“档案千克”最接近的作为国际千克原器,保存在国际计量局。
1889年第一届国际计量大会批准一这个国际千克原器作为质量的标准,
沿用至今。
1、千克最早的确定时间是。
2、质量单位1Kg的大小是以质量为标准。
我的更多的想法……
1、我最最得意之处是:
2、我想到了这样一个点子:
3、我有这样一个小实验、小制作、(小论文…)
专题三、密度
如果给你一杯水和一杯酒精,你可以根据气味把它们分开;给你一个铝块和一个铁块,你可以根据硬度把它们分开;给你一瓶空气和一瓶二氧化氮,你可以根据颜色把它们分开。
以上这些物质如果只用一种方法把它们分开,你能做到吗?
学完本专题后你应该做到的
1、知识与技能
理解密度的概念,并能用密度知识解决简单的实际问题。
2、过程与方法
通过实验探究活动,找出同种物质的质量与体积成正比的关系,学习以同种物质的质量与体积的比值不变性,来定义密度概念的科学思维方法。
3、情感、态度与价值观
通过探究活动,知道密度反映的是物质本身所具有的特性,并能对物质属性有新的认识。
下面我们这样来学习本专题的知识
理解密度的概念
让我们来阅读下面的资料
我们周围有各种物质,例如空气、水、石头、泥土、铁、铜等等,每种物质都有各自的特性,空气是气体,水是液体;石头是硬的,泥土是松的;铁是银白色,铜是紫红色。
我们就是根据物质的特性来辨认它们,物质除了具有形状、颜色、软硬等性质外,还有其他的性质吗?
让我们来研究一下:
同种物质的质量和体积的关系。
我们选择三块体积不同的铁块,测出它们的质量和体积,列出表格,画出图像,找出规律。
我们发现,同种物质质量与体积成正比。
质量跟体积的比值等于单位体积的质量。
不同种类的物质单位体积的质量一般是不同的。
可见,单位体积的质量反映了物质的一种特性,物理学中用密度表示这种特性。
某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。
通常用ρ表示密度,m表示质量,v表示体积,计算密度的公式就是:
从公式可以看出,密度的单位是由质量的单位和体积的单位组成的,常用的质量单位是
千克(Kg),体积的单位是米3(m3),密度的单位就是千克/米3(Kg/m3),读作“千克每立方米”。
密度的常用单位还有克/厘米3(g/cm3),读作“克每立方厘米”。
它们的大小关系是:
1(g/cm3)=103Kg/m3
让我们自己动手试一下
1.实验:
我们用铝块做实验。
取三块大小不同的规则铝块,分别用天平测出质量、用刻度尺测出体积,将测得数据填入表格,并画出图像
物体
m/g
V/cm3
铝块1
27
10
铝块2
54
20
铝块3
72
30
2.探究:
根据所测得的数据和画出的图像,你能得出什么结论?
与你的猜想一样吗?
结论:
同种物质质量与体积成正比。
让我们关注有关问题
例题:
体积40cm3的铁块质量316g,铁的密度是,若切去一半,剩余部分的
密度是。
分析:
根据密度的公式ρ=m/v=316/40=7.9g/cm3。
如果切去一半,剩余铁的质量是158g,
体