《2025年优化学习暑假30天八年级物理江苏地区河海大学出版社》

10. 小芳、小于和小江三位同学在探究“物体的状态对质量大小的影响”时提出了多种实验方案:
小芳的方案:
①将一块冰放入烧杯中,用天平测出冰和烧杯的总质量$m_1$;
②将放有冰块的烧杯放在铁架台上,用酒精灯加热,使冰全部熔化成水;
③用天平测出烧杯和其中水的总质量为$m_2$.
小于的方案:
①将盛有适量热水的烧杯放在天平上测出其质量为$m_1$;
②将冰块放在天平上,测出其质量为$m_2$;
③将冰块放入盛有热水的烧杯中,让冰熔化成水;
④用天平测出烧杯和其中水的总质量为$m_3$,现在请你将她们两人的发现和结论写出来.
(1)小芳通过比较$m_1$和$m_2$,发现冰熔化后,其质量是变小;小于通过比较$m_1 + m_2$和$m_3$,发现冰熔化后,其质量是变小.
(2)小芳和小于当中谁的结论是正确的?两人的结论都不正确.另一个得出错误结论的原因是什么?小芳的方案中冰熔化后的水有部分蒸发，小于的方案中热水和冰熔化后的水有部分蒸发，导致测量的质量变小.
(3)爱动脑的小江发现小芳、小于的方案都有缺陷,提出了一种既简捷又方便的实验.请你写出小江是如何进行实验的.①用天平测出密闭容器和冰块的总质量$m_1$；②将密闭容器放在室温下，让冰自然熔化成水；③用天平测出密闭容器和水的总质量$m_2$；④比较$m_1$和$m_2$.

答案： 【解析】：（1）小芳的方案中，测量的是冰和烧杯的总质量$m_1$以及冰熔化后水和烧杯的总质量$m_2$，所以她通过比较$m_1$和$m_2$来得出结论。但在加热过程中，冰熔化后的水可能会有部分蒸发变成水蒸气散失到空气中，导致$m_2$小于$m_1$，所以小芳会发现冰熔化后质量变小。
小于的方案中，测量了热水和烧杯的质量$m_1$、冰块的质量$m_2$以及冰熔化后烧杯和水的总质量$m_3$。根据质量守恒定律，冰熔化成水后总质量应该是$m_1 + m_2$，所以她通过比较$m_1 + m_2$和$m_3$来判断。但热水温度较高，冰块放入后会有大量水蒸气蒸发，使得$m_3$小于$m_1 + m_2$，所以小于会发现冰熔化后质量变小。
（2）实际上，质量是物体的固有属性，不随物体状态的改变而改变。小芳和小于的方案中都存在物质散失的问题（小芳的方案中冰熔化后的水蒸发，小于的方案中热水蒸发和冰熔化后水蒸发），所以她们的结论都是错误的。但题目可能更侧重于考查对实验方案缺陷的分析，这里可能需要指出她们错误的原因是实验过程中有物质损失。
（3）小江的方案应该避免物质的散失，所以可以将冰块放入密闭容器中进行实验。具体步骤为：①用天平测出密闭容器和冰块的总质量$m_1$；②将密闭容器放在室温下，让冰自然熔化成水；③用天平测出密闭容器和水的总质量$m_2$；④比较$m_1$和$m_2$，发现$m_1 = m_2$，从而得出物体状态改变质量不变的结论。
【答案】：（1）$m_1$和$m_2$；变小；$m_1 + m_2$和$m_3$；变小
（2）两人的结论都不正确；小芳的方案中冰熔化后的水有部分蒸发，小于的方案中热水和冰熔化后的水有部分蒸发，导致测量的质量变小
（3）①用天平测出密闭容器和冰块的总质量$m_1$；②将密闭容器放在室温下，让冰自然熔化成水；③用天平测出密闭容器和水的总质量$m_2$；④比较$m_1$和$m_2$。