Question

13．小明用天平、大杯、小杯和密度為ρ的水測一石塊的密度．
（1）他將天平放在水平桌面上，當調節(jié)天平橫梁平衡時，將游碼移至橫梁標尺左端零刻度線處，發(fā)現(xiàn)指針停在分度盤的右側，他應將平衡螺母向左（選填“左”或“右”）移動，使天平平衡．
（2）他測量石塊質量時的情形如圖甲所示，其中違反操作規(guī)定的是被測物體放在右盤，砝碼放在左盤．
（3）圖甲中石塊的實際質量m=22.8g．
（4）他測量石塊體積的操作步驟如下：
①測出空小杯的質量m₁
②把裝了水的大杯和空小杯如圖乙放置
③把石塊緩緩放入大杯中，大杯中部分水溢進小杯
④測出承接了溢出水的小杯的總質量m₂，請指出步驟②的錯誤之處大杯中沒有裝滿水．
（5）用本題中出現(xiàn)過的物理量符號表示石塊體積為$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{ρ}$，石塊密度為$\frac{mρ}{{m}_{2}-{m}_{1}}$ （設步驟②中的錯誤已改正）．

Answer 1

分析 （1）在調節(jié)天平橫梁平衡時，指針偏向右側，右端下沉，左端上翹，平衡螺母向上翹的方向移動．
（2）天平稱量物體質量時，物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤．
（3）無論物體和砝碼放置正確和錯誤，左盤里物體的質量=右盤里物體的質量+游碼對應的刻度；
（4）根據(jù)替代法，要使溢出水的體積等于石塊的體積，需在溢水杯中裝滿水；
（5）根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計算出溢出水的體積，便可知石塊的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算出石塊的質量．

解答 解：（1）當調節(jié)天平橫梁平衡時，首先要將天平放在水平桌面上，將游碼移至橫梁標尺左端零刻度線處，發(fā)現(xiàn)指針停在分度盤的右側，右端下沉，左端上翹，要使平衡螺母向左移動．
（2）天平稱量物體質量時，物體要放在天平的左盤，砝碼要放在天平的右盤．
（3）物體和砝碼的位置放顛倒了，標尺每一個大格代表1g，每一個小格代表0.2g，游碼對應的示數(shù)是2.2g．砝碼的質量=物體的質量+游碼對應的刻度值．物體的質量=砝碼的質量-游碼對應的刻度值=20g+5g-2.2g=22.8g．
（4）溢水杯測石塊體積的關鍵就在于，要讓溢出水的體積等于石塊的體積，而圖中明顯大杯中的水是沒滿的，這樣石塊剛剛浸入時水就不會馬上溢出來，最終溢出水的體積就會小于石塊的體積，所以錯誤之處就在于大杯中沒有裝滿水．
（5）溢出水的質量m_水=m₂-m₁，則石塊的體積V=V_水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{ρ}$．
石塊密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{m}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{ρ}}$=$\frac{mρ}{{m}_{2}-{m}_{1}}$．
故答案為：（1）水平；左；左；（2）被測物體放在右盤，砝碼放在左盤；（3）22.8；（4）大杯中沒有裝滿水；（5）$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{ρ}$；$\frac{mρ}{{m}_{2}-{m}_{1}}$．

點評 （1）使用天平時，調節(jié)橫梁平衡時和稱量物體質量時，出現(xiàn)指針左偏或右偏時各進行什么操作．
（2）天平稱量物體質量時，物體放在天平的左盤，物體質量=砝碼的質量+游碼對應的刻度值．物體放在天平的右盤，物體質量=砝碼的質量-游碼對應的刻度值．
（3）掌握本題中測量石塊體積的方法--等效替代法．