Question

【題目】請閱讀《等效替代》并回答問題。

等效替代

在由西晉史學(xué)家陳壽所著《三國志》中曾描寫過一位神童：沖少聰察，生五六歲，智意所及，有若成人之智。時(shí)孫權(quán)曾致巨象，太祖欲知其斤重，訪之群下，咸莫能出其理。沖曰：“置象大船之上，而刻其水痕所至，稱物以載之，則校可知矣。”太祖大悅，即施行焉。你知道這個(gè)聰明的萌娃是誰嗎？

有不少同學(xué)已經(jīng)猜到了，就是曹沖。“曹沖稱象”在中國幾乎是婦孺皆知的故事。年僅六歲的曹沖，利用漂浮在水面上的物體重力等于水對物體的浮力這一物理原理，解決了一個(gè)連許多有學(xué)問的成年人都一籌莫展的大難題，這不能不說是一個(gè)奇跡。可是，在那個(gè)年代（公元200年），雖然阿基米德原理已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了500年，但這一原理直到1627年才傳入中國，小曹沖不可能知道這個(gè)原理，更不用說浮沉條件了。

實(shí)際上，聰明的曹沖所用的方法是“等效替代法”。用許多石頭代替大象，在船舷上刻劃記號(hào)，讓大象與石頭產(chǎn)生等量的效果，再一次一次稱出石頭的重量，使“大”轉(zhuǎn)化為“小”，分而治之，這一難題就得到圓滿的解決。

等效替代法是一種常用的科學(xué)思維方法。美國大發(fā)明家愛迪生有一位數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相當(dāng)好的助手叫阿普頓。有一次，愛迪生把一只電燈泡的玻璃殼交給阿普頓，要他計(jì)算一下燈泡的容積。阿普頓看著梨形的燈泡殼，思索了好久之后，畫出了燈泡殼的剖視圖、立體圖，畫出了一條條復(fù)雜的曲線，測量了一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)，列出了一道道算式。經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的緊張計(jì)算，還未得出結(jié)果。愛迪生看后很不滿意。只見愛迪生在燈泡殼里裝滿水，再把水倒進(jìn)量杯，不到一分鐘，就把燈泡的容積“算”出來了。這里，愛迪生用倒入量杯里的水的體積代替了燈泡殼的容積，用的也是等效替代法。

等效替代是在保證某種效果相同的前提下，將實(shí)際、復(fù)雜的物理問題和過程等效為簡單的、易于研究的問題和過程來研究和處理的方法。

等效替代法既是科學(xué)家研究問題的方法，更是我們在學(xué)習(xí)和生活中經(jīng)常用到的思想方法。你現(xiàn)在還能回憶起研究哪些物理問題用過這種方法嗎？

請根據(jù)上述材料，回答下列問題：

（1）請你分別以靜止?fàn)顟B(tài)下的“大象和船”及“石塊和船”為研究對象做受力分析，寫出平衡方程并說明“曹沖稱象”的實(shí)驗(yàn)原理__________。

（2）請你根據(jù)平時(shí)學(xué)到的物理知識(shí)并結(jié)合本文內(nèi)容判斷以下研究過程中使用等效替代法的是_____。（選填選項(xiàng)前的字母，只有一個(gè)選項(xiàng)正確）

A．在研究平面鏡成像特點(diǎn)時(shí)，我們利用兩個(gè)大小相同的模型來探究像與物的大小關(guān)系

B．在研究磁場時(shí)，引入磁感線來形象描述磁場的方向與強(qiáng)弱

C．探究動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)時(shí)，我們用小木塊在平面上被推動(dòng)的距離來反映小球的動(dòng)能大小

D．將發(fā)聲的音叉靠近乒乓球，小球被彈開，說明發(fā)聲的音叉在振動(dòng)

Answer 1

【答案】 見解析所示 A

【解析】（1）“大象和船”及“石塊和船”均為漂浮，都受到重力和浮力的作用；根據(jù)漂浮條件可知：F浮1＝G船+G大象；F浮2＝G船+G石頭；由于船上放大象和放石頭時(shí)水面達(dá)到同一記號(hào)處，即排開水的體積相同，根據(jù)阿基米德原理可知，兩種情況受到的浮力相同，即：F浮1＝F浮2；所以，G船+G大象＝G船+G石頭；則G大象＝G石頭；（2）A．在研究平面鏡成像特點(diǎn)時(shí)，我們利用兩個(gè)大小相同的模型來探究像與物的大小關(guān)系；運(yùn)用的是等效替代法。B．在研究磁場時(shí)，引入磁感線來形象描述磁場的方向與強(qiáng)弱；用磁感線來描述看不見、摸不著的磁場，運(yùn)用的是模型法。C．探究動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)時(shí)，我們用小木塊在平面上被推動(dòng)的距離來反映小球的動(dòng)能大小，運(yùn)用的是轉(zhuǎn)換法。D．將發(fā)聲的音叉靠近乒乓球，小球被彈開，說明發(fā)聲的音叉在振動(dòng)；運(yùn)用的是轉(zhuǎn)換法。故A運(yùn)用的是等效替代法。