Question

3．小池是一名天文愛好者，他淘到一小塊“隕石”，但它的真實性和隕石的種類難以確認．恰逢學校物理實驗課要求測量物體的密度，小池就對這塊“隕石”的密度進行了測量如圖，想要通過密度來鑒別其真?zhèn)危?br />
（1）他把天平放在水平桌面上，游碼撥到零刻度線，調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡，然后將“隕石”放在左盤中，在右盤中增減砝碼，當加入最小砝碼時，發(fā)現(xiàn)指針指在盤中央刻度線如圖甲所示，他接下來的操作是取下最小砝碼，移動游碼，使橫梁平衡．
（2）天平平衡后，砝碼質(zhì)量和游碼對應刻度如圖乙所示，則“隕石”的質(zhì)量為62g．
（3）小池查閱資料發(fā)現(xiàn)“隕石”有吸水性，經(jīng)思考后，他先將“隕石”放入盛水的燒杯中足夠長時間，再取出來擦干表面的水，放入盛有40ml水的量筒中，水面升高至如圖丙所示，他這樣做的目的可以避免因“隕石”吸水而使其密度測量值大（選填“偏大”“偏小”或“準確”）；小池測出“隕石”的密度ρ=3100kg/m³．
（4）若實驗室量筒打碎了，小池思考后，采取了以下步驟測量隕石的體積如圖丁，先將吸足水的“隕石”放入盛水的燒杯中，把小石塊浸沒，在水面到達的位置做上標記；接著取出小石塊，測得燒杯和水的總質(zhì)量為m₁；最后往燒杯中加水，直到標記處，再測出此時燒杯和水的總質(zhì)量為m₂，則隕石的體積為$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$（用字母表示，水的密度用ρ_水表示）．
（5）下列實驗或研究中所用方法與圖丁中測隕石體積的方法相同的是A．
A．探究平面鏡成像時，使蠟燭B與蠟燭A的像完全重合來研究像與物的大小關系；
B．研究光線時，引入光線的概念；
C．探究壓力的作用效果與受力面積之間的關系時，控制壓力的大小相同．

Answer 1

分析 （1）稱量之前，通過移動平衡螺母使天平平衡；
稱量過程中，通過在右盤中加減砝碼及移動游碼使天平平衡；
（2）物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼在標尺上所對的刻度值；
（3）若隕石吸水，體積測量偏大，根據(jù)密度公式，密度測量會偏��；
根據(jù)圖示讀出水和隕石的總體積，求出隕石的體積，由密度公式求出隕石的密度；
（4）隕石的體積應等于加入水的體積；
（5）通過排開的水的體積與隕石的體積相等來得知隕石的體積，用到等效替代法．

解答 解：（1）在稱量之前，應把天平放在水平桌面上，調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡；
在右盤中增減砝碼，當加入最小砝碼時，發(fā)現(xiàn)指針指在盤中央刻度線如圖所示，他接下來的操作是取下最小砝碼，移動游碼直到橫梁平衡；
（2）天平平衡后，砝碼質(zhì)量和游碼對應刻度如圖乙所示，則“隕石”的質(zhì)量為60g+2g=62g；
（3）小明查閱資料發(fā)現(xiàn)“隕石”有吸水性，經(jīng)思考后，他先將“隕石”放入盛水的燒杯中足夠長時間，再取出來擦干表面的水，放入盛有40ml水的量筒中，水面升高至如圖丙所示60ml，隕石的體積為：60ml-40ml=20ml，故密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{62g}{20c{m}^{3}}$=3.1g/cm³=3100kg/m³；
如果直接放入水中，由于“隕石”吸水導致水和隕石的總體積變��；所以會使隕石的體積偏小，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可知他這樣做的目的可以避免因“隕石”吸水而使其密度測量值偏大；
（4）由題意知，倒入水的質(zhì)量m=m2-m1，則石塊的體積等于倒入水的體積V=V水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$；
（5）上面測量體積的方法為等效替代法；
A、探究平面鏡成像時，使蠟燭B與蠟燭A的像完全重合來研究像與物的大小關系，用到了等效替代法；
B、研究光線時，引入光線的概念，用到了模型法；
C、探究壓力的作用效果與受力面積之間的關系時，控制壓力的大小相同，用到了控制變量法．
故答案為：
（1）平衡螺母；取下最小砝碼，移動游碼，使橫梁平衡；
（2）62；
（3）大；3100；
（4）$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$；
（5）A．

點評 （1）掌握天平的正確使用和注意事項．
（2）測量固體密度的實驗是初中物理重要的實驗，從天平的使用、物體質(zhì)量的測量、體積的測量、密度的計算等方面進行考查．
（3）當缺少量筒時，采用等效代替的方法測量物體的體積是比較常用的方法．