25. 小明在探究物体质量与体积的关系实验中:
(1)先将天平放在水平桌面上,将游码移到“$0$”刻度线处,调节平衡螺母使天平
平衡
。然后用调节好的天平测量物体 $\mathrm{A}$ 的质量:他把物体 $\mathrm{A}$ 放到左盘,当天平重新平衡时,右盘中的砝码和游码所处的位置如图甲所示。请你将数据记录在表一内。
(2)将物体 $\mathrm{A}$ 放到盛有 $70\mathrm{cm^{3}}$ 水的量筒中,如图乙所示。请你将物体 $\mathrm{A}$ 的体积记录在表一内。

(3)按照上述两个步骤,小明继续测量了物体 $\mathrm{B}$ 和物体 $\mathrm{C}$ 的质量和体积(这两个物体与物体 $\mathrm{A}$ 均由同种物质组成),并将测量数据记录在表一中。请你根据表一中的数据在图丙所示的坐标系上描点并作出图像,分析图像可得出结论:
图略 同种物质的不同物体,质量与体积的比值为定值(质量与体积成正比)
。

(4)小明又测量了三个不同物体的质量和体积,并将测量数据记录在表二中。根据表二中的数据可知:在物体 $\mathrm{D}$、$\mathrm{E}$、$\mathrm{F}$ 中,
物体 E
可能与物体 $\mathrm{A}$ 是由同一种物质组成的。

(5)一个由与物体 $\mathrm{D}$ 相同的物质组成的物体,体积是 $20\mathrm{cm^{3}}$,它的质量是
36
$\mathrm{g}$。
答案:平衡
同种物质的不同物体,质量与体积的比值为定值(质量与体积成正比)
27
10
物体E
36
解析:
【分析】
1. 天平使用前需调节至平衡,这是准确测量质量的前提;读取天平示数时,物体质量等于砝码总质量与游码对应刻度值之和。
2. 利用量筒测物体体积时,物体体积等于放入物体后量筒的总体积减去原有水的体积。
3. 绘制质量-体积图像后,通过分析图像趋势可知,同种物质的质量与体积比值恒定,图像为过原点的直线,说明二者成正比。
4. 判断是否为同种物质需比较密度,密度相同则可能为同种物质,计算各物体质量与体积的比值,与物体A的密度对比即可得出结论。
5. 已知物质密度和体积,利用密度公式变形$m=\rho V$计算质量,先算出物体D的密度,再代入体积计算即可。
【解析】
(1) 天平使用前的调节:将天平放在水平桌面上,游码移到“0”刻度线处,调节平衡螺母使天平平衡。
物体A的质量:砝码总质量为$20\mathrm{g}+5\mathrm{g}=25\mathrm{g}$,游码对应刻度值为$2\mathrm{g}$,因此$m_A=25\mathrm{g}+2\mathrm{g}=27\mathrm{g}$。
(2) 量筒中水的体积$V_{\mathrm{水}}=70\mathrm{cm^3}$,放入物体A后总体积$V_{\mathrm{总}}=80\mathrm{cm^3}$,则物体A的体积$V_A=V_{\mathrm{总}}-V_{\mathrm{水}}=80\mathrm{cm^3}-70\mathrm{cm^3}=10\mathrm{cm^3}$。
(3) 根据表一中的数据在坐标系描点连线,得到过原点的直线,分析图像可得结论:同种物质的不同物体,质量与体积的比值为定值(或质量与体积成正比)。
(4) 物体A的密度$\rho_A=\frac{m_A}{V_A}=\frac{27\mathrm{g}}{10\mathrm{cm^3}}=2.7\mathrm{g/cm^3}$。计算表二中物体的密度:
$\rho_D=\frac{m_D}{V_D}=1.8\mathrm{g/cm^3}$,$\rho_E=\frac{m_E}{V_E}=\frac{54\mathrm{g}}{20\mathrm{cm^3}}=2.7\mathrm{g/cm^3}$,$\rho_F=\frac{m_F}{V_F}=3.6\mathrm{g/cm^3}$。
由于$\rho_E=\rho_A$,故物体E可能与物体A由同一种物质组成。
(5) 物体D的密度$\rho_D=1.8\mathrm{g/cm^3}$,体积$V=20\mathrm{cm^3}$,根据$\rho=\frac{m}{V}$变形得:$m=\rho_D V=1.8\mathrm{g/cm^3} × 20\mathrm{cm^3}=36\mathrm{g}$。
【答案】
(1) 平衡;27
(2) 10
(3) 同种物质的不同物体,质量与体积的比值为定值(或质量与体积成正比)
(4) 物体E
(5) 36
【知识点】
天平的使用;密度的计算;质量与体积的关系
【点评】
本题围绕探究物质质量与体积关系的实验展开,涵盖天平、量筒的基本使用,密度计算及图像分析,重点考查对密度特性的理解,是力学实验的基础题型,需熟练掌握实验步骤和密度公式的应用。
【难度系数】
0.6