Question

小明同学在“用天平和量筒测矿石的密度”实验中，选用天平、量简、小矿石、细线、烧杯和水，进行了如下的实验操作：
A．把天平放在水平桌面上
B．把游码放在标尺的零刻度线处，调节横梁上的螺母，使横梁平衡
C．将小矿石用细线系好后浸没在量筒内的水中，此时液面示数为V₂
D．将小矿石放在左盘中，在右盘中增减砝码并移动游码直至横梁平衡，测出矿石的质量m
E．在量筒中倒入适量的水，此时液面的示数为V₁
（1）为了更准确地测出矿石的密度，你认为以上操作的合理顺序是______．（只填字母序号）
（2）用调节好的天平称小矿石的质量，天平平衡时，放在右盘中的砝码和游码的位置如图所示，则矿石的质量m为______g．
（3）若所测得矿石的体积是20cm³，矿石的密度为______kg/m³．
（4）在这个实验中，矿石的体积是通过______的体积体现出来，这种方法在研究许多物理问题时都用到，下列几个研究实例中也是采用相同研究方法的是______?
A．将发声的音叉靠近乒乓球，乒乓球被弹开说明音叉在振动
B．研究两个阻值为R的电阻串联时，可用一个阻值为2R的电阻来代替
C．用铁屑显示磁体周围磁场分布．

Answer 1

解：（1）根据天平使用的方法：首先放在水平桌面上，游码归零，调节平衡螺母使天平平衡，测量物体质量时，左盘房屋，右盘放砝码，物体的质量=砝码质量+游码对应的刻度值，矿石的体积通过量筒中两次液面的体积差进行计算．先测量适量水的体积V₁，再测量矿石和水的总体积V₂，矿石的体积V_矿=V₂-V₁，根据密度公式就能求出矿石的密度．
（2）根据天平的读数方法，矿石的质量=砝码质量+游码对应刻度值即，m=50g+10g+2g=62g．
（3）小矿石的体积：V=80ml-60ml=20ml=20cm³．
小矿石的密度：ρ===3.1g/cm³=3.1×10³kg/m³．
（4）A、音叉发声时在振动，但不能直接观察，但振动的音叉把乒乓球弹开却可以直接观察．采用的是转换法．
B、研究两个阻值为R的电阻串联时，可用一个阻值为2R的电阻来代替，采用的是“等效替代法”；
C、将小铁屑均匀洒在磁体周围，通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况，采用的是转换法．
故答案为：（1）ABDEC；（2）62；（3）3.1×10³；（4）矿石排开水； B．
分析：（1）要用天平测量物体质量，必须做好的几项准备工作：①使用时，首先要放到水平台上，以保证底座水平；
②将游码拨到零刻度线，防止测量物体质量前已有读数值；③调节平衡螺母使横梁平衡，因为天平是等臂杠杆，放上物体和砝码后平衡，才有砝码质量等于物体质量．④左盘放物体，右盘放砝码．物体的质量=砝码的质量+游码对应的刻度值．
⑤测量矿石的体积，就应先测量出量筒中水的体积V₁，
⑥测量放入矿石时，矿石和水的总体积V₂，矿石的体积V_矿=V ₂-V₁，
（2）小矿石的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值．
（3）小矿石的体积等于小矿石浸没水中前后量筒中水面对应的刻度值的差．知道小矿石的质量和体积，根据密度公式求出小矿石的密度．
（4）小矿石的体积不规则，不能用刻度尺直接测量出来，可用它排开水的体积来代替，采用了等效替代法．
点评：（1）本题考查了天平的使用方法，天平是物理学中最基本的测量工具，在使用天平称量物质质量时要严格按照天平的使用规则，天平平衡的调节在称量物质的前后有不同的方法，需要同学们特别注意．
（2）本题的解题关键是熟悉测量固体密度的基本实验程序，注意在密度公式的计算时，单位的转化容易出错．
（3）解决此类物理学方法问题，要结合研究对象判断所用的研究方法．