Question

設計與制作：
給你一只彈簧，兩個相同的平底試管，足量的水．請你將一架托盤天平改造成一個可以粗略測量小固體塊密度大小的裝置（ρ_固＞ρ_水）．
要求配圖說明：（1）裝置；（2）刻度原理；（3）使用步驟．

Answer 1

【答案】分析：若將兩個試管分別放在托盤天平的托盤上，注入等量的水（水量要足夠沒過待測量的物體），此時天平應該是平衡的，將固體放入左盤試管的水中，左盤液面上升的體積等于固體的體積V，在右盤的試管中加水，直到天平重新平衡，則加入水的質量等于固體質量m，利用ρ=能求出固體的密度；
因為彈簧的相鄰圓環的間距是均勻的，設計用彈簧的圓環個數表示兩試管中水面上升的高度，從而制作出一個可以粗略測量小固體塊密度大小的裝置．
解答：解：根據分析答案為：
（1）裝置：如圖所示，調節天平平衡，兩試管中裝入相同質量的水，放在天平的左右盤上，將彈簧標注若干等份刻度，單位為g/cm³，并將其固定在天平中間，使其下端與試管中的水面相平．

（2）刻度原理：①將被測固體放入左盤試管，液面上升的高度為h_左；
②在右盤試管中加入適量的水，使天平重新平衡，液面上升的高度為h_右；
③天平兩端增加的質量相等，
即m_固=m_水加，
∴ρ_固V_固=ρ_水V_水加，
ρ_固Sh_左=ρ_水Sh_右，
∴ρ_固=ρ_水．
（3）使用步驟：①將被測固體放入左盤試管的水中；
②在右盤試管中加入適量的水，使天平重新平衡；
③將彈簧上端拉伸或壓縮，使彈簧上示數為“1”的位置與左盤試管液面相平；
④此時右盤試管中的液面對準的彈簧示數就是被測固體的密度，如：對準示數“3”，則ρ_固=3g/cm³．
點評：設計與制作題一般難度較大，先要根據給出的器材，進行原理分析找到解決問題的途徑，大膽設計并寫出實驗步驟．