Question

桌上有燒杯（燒杯能直立漂浮在水面上）、大水槽和量筒、記號筆及足夠的水，要求用這些器材粗略測出一塊小鵝卵石的密度．小剛同學根據要求，設計出了一種測量方法，基本實驗步驟如圖所示．

（1）根據圖示的實驗步驟可知：鵝卵石的質量是________g，鵝卵石體積是________cm³，鵝卵石的密度為________kg/m³．
（2）本實驗中測量鵝卵石質量的方法可稱之為“等效替代法”，在學習初中物理其他知識的過程中曾經用到過，請舉一例：________．

Answer 1

解：（1）①根據題意，鵝卵石的質量等于取出鵝卵石后，倒入的水的質量，倒入水的體積為V=260cm³-110cm³=150cm³，
即m_石=m_水=ρ_水V=1.0g/cm³×150cm³=150g；
②根據題意，鵝卵石的體積為V_石=260cm³-200cm³=60cm³；
③因此鵝卵石的密度為ρ_石===2.5g/cm³=2.5×10³kg/m³．
（2）比如在研究合力時，一個力與兩個力使彈簧發生的形變是等效的，那么一個力就替代了兩個力所以叫等效替代法，在研究串、并聯電路的總電阻時，也用到了這樣的方法．在平面鏡成像的實驗中我們利用兩個完全相同的蠟燭，驗證物與像的大小相同，因為我們無法真正的測出物與像的大小關系，所以我們利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小．
故答案為：（1）150、60、2.5×10³；
（2）研究平面鏡成像實驗時，用相同的蠟燭替代另一只蠟燭的像．
分析：（1）①鵝卵石放入燒杯中，一起漂浮在水面上，總重力等于總浮力，取出鵝卵石后，倒入水重新達到標記，倒入的水的質量等于鵝卵石的質量；
②放入鵝卵石前后，量筒液面的變化量就是鵝卵石的體積；
③鵝卵石的密度等于其質量和體積的比值，用公式ρ=計算．
（2）等效替代法是物理方法既是科學家研究問題的方法，也是學生在學習物理中常用的方法，新課標也要求學生掌握一些探究問題的物理方法．
點評：（1）測量物體的密度一般從測量物體的質量和體積入手，然后根據密度計算公式進行計算；
（2）研究物理問題時，可以采用很多的方法，如控制變量法、類比法、轉換法、模型法等．