Question

14．老師鼓勵(lì)小明在缺少砝碼的條件下測(cè)出大理石的密度．現(xiàn)有器材：天平、量筒、兩個(gè)完全相同的燒杯、水、一小塊大理石、細(xì)線和滴管等．小明稍加思考，決定用以下方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（1）實(shí)驗(yàn)過程：
①將天平放在水平臺(tái)上，游碼撥至零刻度線，調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡．
②在天平左、右兩盤各放一只相同的燒杯，將大理石放在左盤的燒杯里，左右盤的燒杯中加水，天平快平衡時(shí)用滴管調(diào)節(jié)水的多少，直至天平平衡（如圖1）．
③將燒杯中的水倒入量筒中（水面位置如圖2），讀出體積并記錄．
④用量筒和水測(cè)得大理石的體積為20cm³．
（2）收集與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：請(qǐng)你將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表并計(jì)算．

量筒中水的體積V1/cm3	量筒中水的質(zhì)量m1/g	大理石的質(zhì)量m2/g	大理石的體積V2/cm3	大理石的密度ρ/（g/cm3）

（3）小明用這種測(cè)得大理石質(zhì)量的方法叫等效替代法．

Answer 1

分析 （1）將天平放在水平臺(tái)上，游碼撥到標(biāo)尺左端零刻線處，調(diào)節(jié)天平平衡；
（2）由公式m=ρV計(jì)算出水的質(zhì)量，根據(jù)等效替代法，大理石的質(zhì)量等于水的質(zhì)量，由ρ=$\frac{m}{V}$可計(jì)算得出大理石的密度；
（3）等效替代法，物理學(xué)研究術(shù)語，是科學(xué)研究中常用的方法之一，是在保證某種效果相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡(jiǎn)單的、易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法，將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化．

解答 解：（1）將天平放在水平臺(tái)上，游碼撥至標(biāo)尺左端零刻度處，調(diào)節(jié)橫梁右端的平衡螺母使天平平衡．
（2）由圖2知，量筒的分度值為2ml，則量筒中水的體積為40ml=40cm³；
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的質(zhì)量為m_水=ρ_水V_水=1g/cm³×40cm³=40g；
根據(jù)題意大理石的質(zhì)量m=m_水=40g；
大理石的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{40g}{20c{m}^{3}}$=2g/cm³=2×10³kg/m³．
（3）小明在實(shí)驗(yàn)中用水代替了砝碼，這種方法叫等效替代法．
故答案為：（1）零刻度處；平衡螺母；（2）

量筒中水的體積V1（cm3）	量筒中水的質(zhì)量（m1/g）	大理石質(zhì)量 （m2/g）	大理石體積 V2（cm3）	大理石密度ρ（g/cm3）
40	40	40	20	2

（3）等效替代法（等效法）．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量大理石密度的實(shí)驗(yàn)，考查了天平和量筒的讀數(shù)及密度的計(jì)算，關(guān)鍵要掌握等效替代法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．