例談如何解答測量型物理實驗設計題

　　物理考試中對實驗的考查始終占據著特別重要的位置。對于初中物理實驗中最常見的測量型實驗，近年來各地中考對優選實驗器材設計實驗方案這一能力進行了考查。很多考生在選擇儀器設計實驗方案時，關注的僅僅是能不能達到題目要求的目的和測量的數據有沒有超過儀器的最大量程，而忽視了以下幾點。
　　一、儀器的最小分度值
　　對于測量型儀器，既不能測量出超過它量程的數據（損壞儀器），又不宜用來測量比它最小分度值還小的數據（誤差太大）。下面僅以兩例來簡要說明。
　　例1：請選擇器材設計一個實驗方案較精確地測量出一枚合金戒指（約10g）的密度。提供的器材有：彈簧測力計（量程為5N、最小分度值為0.2N）、量筒三個（50cm3、100cm3、250cm3）、托盤天平（最小砝碼為1g、標尺最小刻度為20mg），小燒杯，細線和水。
　　解析：此題中要測量質量和體積。
　　1.對于質量的測量，錯解是選擇彈簧測力計，彈簧測力計的分度值是0.2N，戒指的重力約為0.098N，小于彈簧測力計的最小分度值，無法測量。天平的分度值為0.02g，戒指的質量約為10g，可見選擇天平測量質量是比較合適的。假設用天平測量出戒指的質量為m。
　　2.對于體積的測量，錯解一是選擇了量筒，三個量筒中，分度值最小的是1cm3（量程為50cm3），而我們假設戒指的成分以銀為主，它的密度便可能大于10g/cm3，那么它的體積就小于量筒的最小分度值，無法測量。錯解二是利用“稱重法”測出浮力后再求出戒指的體積，如上分析可知用彈簧測力計已無法測量出戒指的重力，不可能測量出更小的戒指浸沒在水中后彈簧測力計的拉力。可見問題的焦點是如何測量出戒指的體積。正確的做法是：在調好天平的左盤放入裝有適量水的小燒杯，測量出水和小燒杯的質量為m；將戒指用細線拴住后浸沒于左盤燒杯的水中（不接觸杯底），增加砝碼（并配合游碼的移動）使天平再次平衡，測得此時的質量為m。顯見，左右盤中的增加量應相等，即（m-m）g=F，依據阿基米德原理知，戒指的體積為V=。
　　最后求出戒指的密度為：ρ=ρ。
　　變形題：2008年北京奧運會獎牌為“金鑲玉”。獎牌正面為國際奧委會統一規定的圖案，獎牌背面鑲嵌著取自中國的玉石，形象的詮釋了中華民族自古以來以“玉”比“德”的價值觀，是中華文明與奧林匹克精神的一次“中西合璧”。獎牌分為金牌、銀牌和銅牌。其中金牌由純金（6g）、玉石（19.25g）和純銀（體積為17.3cm3）制造；銀牌的質量為2FS8FJxogl473cWisUXUNYQ==43g。（1）求金牌的質量為多少？（2）能否用彈簧測力計來辨別金牌和銀牌？（純銀的密度為10.5g/cm3）
　　例2：要測量一個阻值約500Ω的電阻，能提供的器材有：干電池兩節，學生用電流表（量程為0—0