Question

桌上有烧杯（烧杯能直立漂浮在水面上）、大水槽和量筒、记号笔及足够的水，要求用这些器材粗略测出一块小鹅卵石的密度．小刚同学根据要求，设计出了一种测量方法，基本实验步骤如图所示．

（1）根据图示的实验步骤可知：鹅卵石的质量是

150

g，鹅卵石体积是

60

cm³，鹅卵石的密度为

2.5×10³

kg/m³．
（2）本实验中测量鹅卵石质量的方法可称之为“等效替代法”，在学习初中物理其他知识的过程中曾经用到过，请举一例：

研究平面镜成像实验时，用相同的蜡烛替代另一只蜡烛的像

．

Answer 1

分析：（1）①鹅卵石放入烧杯中，一起漂浮在水面上，总重力等于总浮力，取出鹅卵石后，倒入水重新达到标记，倒入的水的质量等于鹅卵石的质量；
②放入鹅卵石前后，量筒液面的变化量就是鹅卵石的体积；
③鹅卵石的密度等于其质量和体积的比值，用公式ρ=

m

V

计算．
（2）等效替代法是物理方法既是科学家研究问题的方法，也是学生在学习物理中常用的方法，新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法．

解答：解：（1）①根据题意，鹅卵石的质量等于取出鹅卵石后，倒入的水的质量，倒入水的体积为V=260cm³-110cm³=150cm³，
即m_石=m_水=ρ_水V=1.0g/cm³×150cm³=150g；
②根据题意，鹅卵石的体积为V_石=260cm³-200cm³=60cm³；
③因此鹅卵石的密度为ρ_石=

m石

V石

=

150g

60cm3

=2.5g/cm³=2.5×10³kg/m³．
（2）比如在研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的，那么一个力就替代了两个力所以叫等效替代法，在研究串、并联电路的总电阻时，也用到了这样的方法．在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测出物与像的大小关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小．
故答案为：（1）150、60、2.5×10³；
（2）研究平面镜成像实验时，用相同的蜡烛替代另一只蜡烛的像．

点评：（1）测量物体的密度一般从测量物体的质量和体积入手，然后根据密度计算公式进行计算；
（2）研究物理问题时，可以采用很多的方法，如控制变量法、类比法、转换法、模型法等．