Question

小明同學在“用天平和量筒測礦石的密度”實驗中，選用天平、量簡、小礦石、細線、燒杯和水，進行了如下的實驗操作：
A．把天平放在水平桌面上
B．把游碼放在標尺的零刻度線處，調節橫梁上的螺母，使橫梁平衡
C．將小礦石用細線系好后浸沒在量筒內的水中，此時液面示數為V₂
D．將小礦石放在左盤中，在右盤中增減砝碼并移動游碼直至橫梁平衡，測出礦石的質量m
E．在量筒中倒入適量的水，此時液面的示數為V₁
（1）為了更準確地測出礦石的密度，你認為以上操作的合理順序是______．（只填字母序號）
（2）用調節好的天平稱小礦石的質量，天平平衡時，放在右盤中的砝碼和游碼的位置如圖所示，則礦石的質量m為______g．
（3）若所測得礦石的體積是20cm³，礦石的密度為______kg/m³．
（4）在這個實驗中，礦石的體積是通過______的體積體現出來，這種方法在研究許多物理問題時都用到，下列幾個研究實例中也是采用相同研究方法的是______?
A．將發聲的音叉靠近乒乓球，乒乓球被彈開說明音叉在振動
B．研究兩個阻值為R的電阻串聯時，可用一個阻值為2R的電阻來代替
C．用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布．

Answer 1

【答案】分析：（1）要用天平測量物體質量，必須做好的幾項準備工作：①使用時，首先要放到水平臺上，以保證底座水平；
②將游碼撥到零刻度線，防止測量物體質量前已有讀數值；③調節平衡螺母使橫梁平衡，因為天平是等臂杠桿，放上物體和砝碼后平衡，才有砝碼質量等于物體質量．④左盤放物體，右盤放砝碼．物體的質量=砝碼的質量+游碼對應的刻度值．
⑤測量礦石的體積，就應先測量出量筒中水的體積V₁，
⑥測量放入礦石時，礦石和水的總體積V₂，礦石的體積V_礦=V ₂-V₁，
（2）小礦石的質量等于砝碼的質量加游碼對應的刻度值．
（3）小礦石的體積等于小礦石浸沒水中前后量筒中水面對應的刻度值的差．知道小礦石的質量和體積，根據密度公式求出小礦石的密度．
（4）小礦石的體積不規則，不能用刻度尺直接測量出來，可用它排開水的體積來代替，采用了等效替代法．
解答：解：（1）根據天平使用的方法：首先放在水平桌面上，游碼歸零，調節平衡螺母使天平平衡，測量物體質量時，左盤房屋，右盤放砝碼，物體的質量=砝碼質量+游碼對應的刻度值，礦石的體積通過量筒中兩次液面的體積差進行計算．先測量適量水的體積V₁，再測量礦石和水的總體積V₂，礦石的體積V_礦=V₂-V₁，根據密度公式就能求出礦石的密度．
（2）根據天平的讀數方法，礦石的質量=砝碼質量+游碼對應刻度值即，m=50g+10g+2g=62g．
（3）小礦石的體積：V=80ml-60ml=20ml=20cm³．
小礦石的密度：ρ===3.1g/cm³=3.1×10³kg/m³．
（4）A、音叉發聲時在振動，但不能直接觀察，但振動的音叉把乒乓球彈開卻可以直接觀察．采用的是轉換法．
B、研究兩個阻值為R的電阻串聯時，可用一個阻值為2R的電阻來代替，采用的是“等效替代法”；
C、將小鐵屑均勻灑在磁體周圍，通過觀察鐵屑的分布情況來認識磁場的分布情況，采用的是轉換法．
故答案為：（1）ABDEC；（2）62；（3）3.1×10³；（4）礦石排開水； B．
點評：（1）本題考查了天平的使用方法，天平是物理學中最基本的測量工具，在使用天平稱量物質質量時要嚴格按照天平的使用規則，天平平衡的調節在稱量物質的前后有不同的方法，需要同學們特別注意．
（2）本題的解題關鍵是熟悉測量固體密度的基本實驗程序，注意在密度公式的計算時，單位的轉化容易出錯．
（3）解決此類物理學方法問題，要結合研究對象判斷所用的研究方法．