Question

2．小紅和小敏決定用不同的測(cè)量工具測(cè)量她們都喜歡吃的土豆的密度．
（1）小紅打算用天平和量筒來(lái)測(cè)量土豆的密度，但決定用“替代法”．
將土豆放入盛有適量水的容器中，發(fā)現(xiàn)土豆下沉至容器底部．向容器中加鹽并攪拌直至土豆處于懸浮狀態(tài)．
為了測(cè)量鹽水密度，小紅首先把天平放在水平桌面上，發(fā)現(xiàn)指針在中央刻度線兩邊來(lái)回?cái)[動(dòng)，但偏向左側(cè)的角度較大，她應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)．天平平衡后，她又進(jìn)行了如下操作：
a．把鹽水倒進(jìn)量筒，用量筒測(cè)出鹽水的體積（圖甲）；
b．用天平測(cè)出容器的質(zhì)量（已記入下表）；
c．把量筒內(nèi)的鹽水倒進(jìn)容器，用天平測(cè)出容器和鹽水的總質(zhì)量（當(dāng)天平平衡時(shí)，右盤中砝碼和游碼的位置如圖乙所示）；
d．計(jì)算出鹽水的密度．
請(qǐng)根據(jù)以上操作填好下表的空格：

鹽水的體積（cm3）	容器的質(zhì)量（g）	容器和鹽水的總質(zhì)量（g）	鹽水的質(zhì)量（g）	鹽水的密度（kg/m3）
	10.5		54

由實(shí)驗(yàn)測(cè)出的鹽水密度與實(shí)際鹽水的密度會(huì)有誤差．如本次實(shí)驗(yàn)按上述的a、b、c、d順序操作，則測(cè)出的鹽水密度會(huì)小于實(shí)際鹽水的密度（選填“小于”、“等于”、“大于”）．
（2）小敏決定用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量土豆的密度．
①在空氣中測(cè)量出土豆的重力G；
②將土豆浸沒于水中，測(cè)出彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F；
③用所測(cè)物理量的符號(hào)表示出土豆的密度ρ=$\frac{G{ρ}_{水}}{G-F}$（ρ_水為已知）

Answer 1

分析 （1）①物體漂浮時(shí)，受到的浮力和自身的重力相等；
②天平調(diào)平衡時(shí)遵循的原則是：左偏右調(diào)，右偏左調(diào)，先快后慢；
③根據(jù)量筒的讀數(shù)方法，視線與量筒液體的凹面最低處平行，量筒的分度值是2ml．讀出鹽水的體積；
根據(jù)天平的讀數(shù)方法，物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼所對(duì)刻度，而要準(zhǔn)確讀出游碼所對(duì)刻度，必須明確標(biāo)尺的分度值及以游碼左端所對(duì)刻度為準(zhǔn)；
根據(jù)題意，鹽水的質(zhì)量=容器和鹽水的總質(zhì)量-容器的質(zhì)量；
已知鹽水的體積、鹽水的質(zhì)量，由密度公式可以求出鹽水的密度．
④根據(jù)題意，先測(cè)鹽水的體積，在把鹽水倒入燒杯時(shí)，量筒內(nèi)占有鹽水，所以鹽水的質(zhì)量減小了，根據(jù)密度公式分析密度測(cè)量值得變化
（2）先根據(jù)稱重法求出土豆受到的浮力，再根據(jù)浮力的計(jì)算公式求出土豆的體積，利用重力的變形公式求出土豆的密度．

解答 解：（1）①為了使土豆受到的浮力等于自身的重力，要使土豆處于懸浮狀態(tài)．
②天平平衡的標(biāo)志是：指針指在分度盤的中央或左右擺動(dòng)幅度相等，指針左偏右調(diào)，右偏左調(diào)；指針偏向左側(cè)，應(yīng)該向右移動(dòng)平衡螺母；
③根據(jù)天平的讀數(shù)方法，鹽水和容器的總質(zhì)量=游碼質(zhì)量+游碼對(duì)應(yīng)刻度值；
根據(jù)圖示，標(biāo)尺1g分2個(gè)格，分度值為：0.5g，游碼的左端對(duì)應(yīng)的刻度是0刻度后9個(gè)格，即4.5g，圖中容器和鹽水的總質(zhì)量m=50g+10g+4.5g=64.5g，圖中鹽水的體積V=50mL=50cm³，所以鹽水的體積ρ=$\frac{{m}_{鹽水}}{V}$=$\frac{54g}{50c{m}^{3}}$=1.08g/cm³=1.08×10³kg/m³；
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，先測(cè)鹽水的體積，然后倒入燒杯測(cè)質(zhì)量，量筒里占有鹽水，鹽水的質(zhì)量減小了，
根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$，m減小，V不變時(shí)，ρ增大；所以測(cè)量出比實(shí)際值偏小．
（2）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量土豆的密度的過(guò)程是：
①在空氣中測(cè)量出土豆的重力G；
②將土豆浸沒于水中，測(cè)出彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F，則土豆受到的浮力F_浮=G-F=ρ_水gV_排，所以土豆的體積V=V_排=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$，
因?yàn)镚=mg=ρVg，所以土豆的密度ρ=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{G}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}g}$=$\frac{G{ρ}_{水}}{G-F}$．
故答案為：
（1）懸��；右；

鹽水的體積（cm3）	容器的質(zhì)量（g）	容器和鹽水的總質(zhì)量（g）	鹽水的質(zhì)量（g）	鹽水的密度（kg/m3）
50	10.5	64.5	54	1.08×103

小于；
（2）浸沒；$\frac{G{ρ}_{水}}{G-F}$．

點(diǎn)評(píng) 此題考查用天平測(cè)固體的密度的探究實(shí)驗(yàn)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有所了解，對(duì)密度的公式要學(xué)會(huì)運(yùn)用；測(cè)量固體密度的基本程序是先測(cè)出固體的質(zhì)量，然后再測(cè)量體積．