Question

1．科技小組在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量酸奶的密度．小明準(zhǔn)備了量筒（如圖甲所示）和天平．

（1）他將托盤天平放在水平桌面上，把游碼移到標(biāo)尺左端的“0”刻度線處，觀察指針的指示情況如圖甲所示，此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)；天平橫梁調(diào)平衡后，在稱物體的質(zhì)量時(shí)，他在天平右盤中加、減砝碼后，指針的指示情況如圖乙所示，這時(shí)他應(yīng)進(jìn)行的操作是將游碼向右調(diào)節(jié)，直到指針指在分度盤中央．
（2）他先用天平測(cè)出空燒杯的質(zhì)量為30g，接著他將酸奶倒入燒杯，用天平測(cè)量燒杯和液體的總質(zhì)量，天平平衡時(shí)的情景如圖丙所示，則燒杯和酸奶的總質(zhì)量m₁=63g．然后他打算將燒杯中的酸奶倒入量筒中，由于酸奶比較粘稠且不透明，容易粘在筒壁上，對(duì)測(cè)量影響較大；于是他找到了5ml針筒（如圖丙所示），用針筒抽取5ml酸奶，測(cè)量燒杯和剩余酸奶的總質(zhì)量m₂=57.6g；則酸奶的密度為1.08×10³kg/m³．同組的小紅觀察發(fā)現(xiàn)，用針筒測(cè)量酸奶體積，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：針筒的分度值比量筒小（或針筒比量筒測(cè)量體積精確、或針筒測(cè)量體積精度更高）．
（3）同組的小華同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“問題”，他發(fā)現(xiàn)5ml針筒的刻度線前的尖端還是有一點(diǎn)小“空隙”，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的酸奶密度比實(shí)際值偏大（選填“偏大”“不變”或“偏小”）；于是，小華和小明重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：將此時(shí)抽滿酸奶的針筒中的一部分酸奶返回?zé)�杯，測(cè)量燒杯和剩余酸奶的總質(zhì)量m₃，記下此時(shí)針筒內(nèi)酸奶體積V，則酸奶密度表達(dá)式：ρ_酸奶=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{5-V}$或ρ_酸奶=$\frac{{m}_{3}-57.6}{5-V}$．

Answer 1

分析 （1）使用天平測(cè)量物體質(zhì)量之前，需要進(jìn)行調(diào)平，平衡螺母調(diào)節(jié)的規(guī)律是根據(jù)指針“左偏右調(diào)，右偏左調(diào)”；在測(cè)量過程中，需要通過增減砝碼或改變游碼位置使橫梁平衡；
（2）根據(jù)圖甲讀出燒杯和酸奶的總質(zhì)量等于砝碼總質(zhì)量加上游碼在標(biāo)尺上對(duì)應(yīng)的刻度值；
在用量筒測(cè)量液體體積時(shí)，要注意讀數(shù)問題，視線要與液面的凹底相平，同時(shí)要注意量筒的單位和分度值；用原來的總質(zhì)量減去抽取后燒杯和剩余酸奶的總質(zhì)量從而得到抽取酸奶的質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出酸奶的密度；
（3）根據(jù)操作過程分析測(cè)量的物理量，由于針筒的刻度線前的尖端還是有一點(diǎn)小“空隙”，造成所測(cè)體積偏小，從而計(jì)算出的密度偏大；
合理的實(shí)驗(yàn)操作可以減小測(cè)量時(shí)的誤差，并使操作簡(jiǎn)便，從這一角度分析步驟；
知道針筒中的一部分酸奶返回?zé)�杯中時(shí)燒杯和剩余酸奶的總質(zhì)量m₃和用針筒抽取5mL酸奶時(shí)燒杯和剩余酸奶的總質(zhì)量m₂，進(jìn)而可以得出返回?zé)�杯�?nèi)酸奶的質(zhì)量，
再記下此時(shí)針筒內(nèi)酸奶的體積V可得出返回?zé)�杯�?nèi)酸奶的體積，然后根據(jù)密度公式得酸奶密度表達(dá)式．

解答 解：（1）由圖知，在測(cè)量質(zhì)量前，指針指在分度盤偏右側(cè)，所以平衡螺母要向左側(cè)移動(dòng)，直到指針指在分度盤中央；
測(cè)量質(zhì)量過程中，指針指在分度盤偏左側(cè)，說明右盤砝碼的總質(zhì)量比物體質(zhì)量略小，所以需要將游碼向右調(diào)節(jié)，直到指針指在分度盤中央；
（2）由圖乙可知，標(biāo)尺的分度值為0.2g，
燒杯和酸奶的總質(zhì)量：m₁=50g+10g+3g=63g，
用針筒抽取的酸奶質(zhì)量：m=m₁-m₂=63g-57.6g=5.4g，
用針筒抽取的酸奶V=5mL=5cm³，
則酸奶的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{5.4g}{5c{m}^{3}}$=1.08g/cm³=1.08×10³kg/m³．
針筒的分度值比量筒小（或針筒比量筒測(cè)量體積精確、或針筒測(cè)量體積精度更高），所以測(cè)量的體積更精確．
（3）由于針筒的刻度線前的尖端還是有一點(diǎn)小“空隙”，使得針筒內(nèi)測(cè)量的酸奶體積偏小，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，質(zhì)量不變，體積偏小，密度會(huì)偏大．
為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，可采取剩余法測(cè)量酸奶的密度：將此時(shí)抽滿酸奶的針筒中的一部分酸奶返回?zé)�杯，測(cè)量燒杯和剩余酸奶的總質(zhì)量m₃，
針筒內(nèi)返回?zé)�杯酸奶的質(zhì)量：m′=m₃-m₂=m₃-57.6g，
針筒內(nèi)返回?zé)�杯酸奶的體積：V′=5mL-V，
則酸奶密度表達(dá)式：ρ_酸奶=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{5-V}$或ρ_酸奶=$\frac{{m}_{3}-57.6}{5-V}$．
故答案為：
（1）左；將游碼向右調(diào)節(jié)，直到指針指在分度盤中央；
（2）63；1.08×10³；針筒的分度值比量筒小（或針筒比量筒測(cè)量體積精確、或針筒測(cè)量體積精度更高）；
（3）偏大；針筒內(nèi)酸奶體積V；ρ_酸奶=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{5-V}$或ρ_酸奶=$\frac{{m}_{3}-57.6}{5-V}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了液體密度的測(cè)量，用天平和量筒來測(cè)液體的密度，是實(shí)驗(yàn)室中最常用的方法，重點(diǎn)應(yīng)掌握天平的調(diào)節(jié)與使用方法、量筒的讀數(shù)、密度公式的運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)步驟的合理安排以及實(shí)驗(yàn)誤差的分析等．