Question

12．小剛同學(xué)想測出一個實心塑料球的密度，但是發(fā)現(xiàn)塑料球放在水中會漂浮在水面上，無法測出它的體積．小剛設(shè)計了以下實驗步驟：

A．用天平測量塑料球的質(zhì)量，天平平衡時如圖a所示．記錄塑料球質(zhì)量為m；
B．把適量的水倒進量筒中如圖b所示，記錄此時水的體積為V₁；
C．把一個小鐵塊用細線吊在塑料球下放入水中，靜止時如圖c所示，記錄此時量筒的示數(shù)為V₂；
D．把小鐵塊單獨放入水中靜止時如圖d所示，記錄此時量筒的示數(shù)為V₃；
E．利用密度公式計算出結(jié)果．
根據(jù)上述實驗過程，回答下列問題．
（1）調(diào)節(jié)天平平衡時，小剛同學(xué)將游碼歸零后，發(fā)現(xiàn)指針指向分度盤中線的左側(cè)．這時小剛同學(xué)應(yīng)該將平衡螺母向右調(diào)節(jié)（選填：“左”或“右”），才能使天平平衡．
（2）實驗中使用天平測出塑料球的質(zhì)量m=11.2g，塑料球的體積V=20cm³，計算出塑料球的密度ρ=0.56g/cm³．
（3）若本實驗先測塑料球的體積，后測塑料球的質(zhì)量，則所測密度與實際密度比較將偏大（選填：“偏大”“偏小”或“一樣”）．
（4）實驗拓展：本實驗中若不用天平，只在c、d兩個步驟中增加一個步驟也可以測出塑料球的密度．請你寫出這個操作步驟將塑料球放入圖b所示的量筒內(nèi)使其漂浮在水面上，讀出量筒示數(shù)V₄．
根據(jù)你補充的步驟．寫出計算塑料球密度的表達式ρ_球=$\frac{（{V}_{4}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．（用字母表示，水的密度為ρ_水）

Answer 1

分析 （1）用天平稱量物質(zhì)前要通過調(diào)節(jié)橫梁兩端的螺母使橫梁平衡；指針左偏右調(diào)，右偏左調(diào)．
（2）根據(jù)砝碼和游碼對應(yīng)的刻度值計算塑料球的質(zhì)量，讀出塑料球和小鐵塊浸沒水后水面到達的刻度，讀出只有鐵塊浸沒在水中時水面到達的刻度，求出塑料球的體積，根據(jù)密度公式計算物體的密度．
（3）若本實驗先測塑料球的體積，后測塑料球的質(zhì)量，因塑料球沾少量水，質(zhì)量偏大，故密度偏大．
（4）實驗中如果沒有天平，利用浮力的方法求出塑料球的質(zhì)量，讓塑料球漂浮在裝有適量水的量筒中，塑料球的重力=浮力=塑料球排開水的重力，求出塑料球的質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算塑料球密度．

解答 解：（1）天平橫梁平衡調(diào)節(jié)前，指針偏向分度盤左側(cè)，此時要使橫梁平衡，可以將左側(cè)平衡螺母向右旋，也可以將右端平衡螺母向右調(diào)節(jié)；
（2）游碼對應(yīng)的刻度值，標(biāo)尺每一個大格代表1g，每一個小格代表0.2g，游碼對應(yīng)的刻度值是1.2g，塑料球的質(zhì)量m=10g+1.2g=11.2g；
塑料球的體積V=V₂-V₃=46ml-26ml=20ml=20cm³；
塑料球的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{11.2g}{20c{m}^{3}}$=0.56g/cm³．
（3）若本實驗先測塑料球的體積，后測塑料球的質(zhì)量，因塑料球沾少量水，質(zhì)量偏大，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可知，所測密度與實際密度偏大；
（4）若不用天平，利用浮力的方法求出塑料球的質(zhì)量，讓塑料球漂浮在圖b的量筒中，記下水面到達的刻度V₄；
由于塑料球漂浮，故塑料球的重力=浮力=塑料球排開水的重力，
所以，塑料球的質(zhì)量=塑料球排開水的質(zhì)量，
所以塑料球的質(zhì)量：m=（V₄-V₁）ρ_水，
塑料球的體積：V=V₂-V₃，
則塑料球的密度ρ_球=$\frac{m}{V}$=$\frac{（{V}_{4}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$；
故答案為：（1）右；（2）11.2；0.56；（3）偏大；（4）將塑料球放入圖b所示的量筒內(nèi)使其漂浮在水面上，讀出量筒示數(shù)V₄；$\frac{（{V}_{4}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．

點評 測量固體的密度時，要測量固體的質(zhì)量，再測量其體積（漂浮的用助沉法），根據(jù)密度公式求密度．