Question

7．《都市快报》2012年2月7日报道：研究者通过动物实验证明，糖会让人上瘾．据统计，过去50年内，全球糖消费量激增3倍，糖摄入过多造成的肥胖症、糖尿病、心脏病和肝病等疾病在全球高发．按照世界卫生组织的建议，每日摄入糖总量大约为30-40克，而在人们常吃的甜食中，一大勺果酱约含糖15克、一罐335毫升的可乐约含糖40克、几块饼干约含糖10克，如果不注意的话，30-40克糖的数量限制非常容易突破．这里的“糖”一般指红糖和白砂糖．红糖和白砂糖本质上是一样的，红糖是蔗糖刚刚提炼出来，经过简易处理浓缩形成的带蜜糖，含有维生素和微量元素，如铁、锌、锰、铬等，营养成分比白砂糖高很多．根据题目回答下列问题：
（1）白糖与红糖在阳光下显示不同的颜色是因为白糖能反射所有的色光，红糖只能反射和本身颜色相同的红色光．
（2）每100克糖在体内氧化释放的能量约1.6×10⁶焦，若你的体重为600牛，试通过计算说明一罐335毫升的可乐中糖分释放的能量能否满足你爬上世界最高塔--迪拜塔（高约800米）克服重力做功的需要？能（填“能”或“不能”）．
（3）为研究身边的科学，正正同学想测定红糖的密度，而身边能找到用于实验的仪器与用品只有量筒、大小两只烧杯、记号笔和水，如果仅提供这些器材，你能否帮张东实现他的想法？简述实验的步骤和方法，用字母标记你在实验过程中测到的相关量，并写出最终测定的密度表达式．

Answer 1

分析 （1）不透明物体的颜色由物体反射的色光决定的，白色反射所有的色光，黑色吸收所有的色光，彩色物体只反射和物体相同的色光；
（2）计算出一罐可乐中糖分释放的能量，再计算出人爬上世界最高塔--迪拜塔克服重力做的功，比较大小得出结论；
（3）用量筒测出红糖的体积；红糖的质量无法直接测量，利用漂浮条件，红糖倒入小烧杯内漂浮时受到的浮力等于自身的重力，浮力大小又等于排开水的重力，所以排开水的重力等于红糖的重力；利用替代法，用量筒测出排开水的体积，计算出排开水的质量，即红糖的质量；最后根据密度计算公式计算出密度的表达式；据此设计实验．

解答 解：（1）白糖能反射所有的色光，红糖只能反射和本身颜色相同的红色光，所以白糖与红糖在阳光下显示不同的颜色；
（2）一罐可乐中糖分释放的能量：
Q=$\frac{40g}{100g}$×1.6×10⁶J=0.64×10⁶J，
爬上世界最高塔--迪拜塔克服重力做的功：
W=Gh=600N×800m=0.48×10⁶J，
因为Q＞W，所以能满足爬上世界最高塔--迪拜塔（高约800米）克服重力做功的需要；
（3）①把一定量的红糖放入量筒内，轻敲量筒使糖面平整，读出体积，记为V₁；
②将小烧杯放入大烧杯的水中，用记号笔记下液面的位置，标为A；再将量筒内的红糖倒入小烧杯内，用记号笔记下升高后的液面位置，标为B，然后拿出小烧杯；
③向大烧杯中倒入水，使大烧杯内的液面上升至记号B处；
④将大烧杯内的水倒入量筒内，使液面回至A，读出量筒中的体积，记为V₂；
⑤m=m_水=ρ_水V₂；
⑥红糖的密度表达式：ρ_红糖=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{2}}{{V}_{1}}$．
故答案为：（1）白糖能反射所有的色光，红糖只能反射和本身颜色相同的红色光；
（2）能；
（3）实验步骤：
①把一定量的红糖放入量筒内，轻敲量筒使糖面平整，读出体积，记为V₁；
②将小烧杯放入大烧杯的水中，用记号笔记下液面的位置，标为A；再将量筒内的红糖倒入小烧杯内，用记号笔记下升高后的液面位置，标为B，然后拿出小烧杯；
③向大烧杯中倒入水，使大烧杯内的液面上升至记号B处；
④将大烧杯内的水倒入量筒内，使液面回至A，读出量筒中的体积，记为V₂；
⑤m=m_水=ρ_水V₂；
红糖的密度表达式：ρ_红糖=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{2}}{{V}_{1}}$．

点评 本题考查了对物体颜色的决定因素，能量的计算知识的掌握，以及测量密度实验的创新设计能力，在设计密度测量实验中融合了漂浮条件和阿基米德原理的知识，综合性强，有一定的难度．