Question

9．小明要測量某小塑料塊的密度，但他只找到一架天平（含砝碼）和一個小燒杯，他思考了一段時間后終于想出了如下實驗方法．

（1）如圖甲所示的是小明在使用天平時的情景，其中錯誤的是操作是未將游碼移到標尺左端的零刻度線處；
（2）小明糾正錯誤后調(diào)平天平，按照以下步驟繼續(xù)實驗：
①將小燒杯裝半杯水，放在左盤中，稱出它的質(zhì)量為100g；
②將小塑料塊放入小燒杯的水中，浮在水面上，天平平衡時右盤中所加砝碼和游碼的位置如圖乙所示，則小塑料塊的質(zhì)量為18.2g；
③用細針緩慢地將小塑料塊按入小燒杯的水中靜止（小塑料塊未觸底），小明加減砝碼，調(diào)平天平，砝碼和游碼表示的質(zhì)量和為120g，則小塑料塊受到的浮力為0.2N，密度是0.91×10³kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）天平使用之前要進行調(diào)平，調(diào)平時游碼要移到標尺左端的零刻度線處，再根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)平衡螺母，“指針左偏右旋螺母，指針右偏左旋螺母”．
（2）②天平平衡時，左盤物體的質(zhì)量等于右盤砝碼的質(zhì)量加上游碼所對的刻度值，注意標尺的分度值；
③小塑料塊在水中受到重力、壓力、浮力的作用，浮力等于重力和壓力的和，也就是小塑料塊按入水中水對水增加的壓力；這個壓力等于前后兩次增加的砝碼和游碼的重力．
浮力的表達式F_浮=ρ_水gV，據(jù)此求出塑料塊的體積V，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算出塑料塊的密度．

解答 解：
（1）圖甲所示，小明在調(diào)節(jié)天平平衡過程中，出現(xiàn)的錯誤操作是未將游碼移到標尺左端的零刻度線處；
（2）②小塑料塊放入小燒杯的水中，天平平衡時左盤物體的質(zhì)量為100g+10g+5g+3.2g=118.2g，原來燒杯和水的質(zhì)量為100g，因此小塑料塊的質(zhì)量m=118.2g-100g=18.2g．
③用細針緩慢地將小塑料塊按入小燒杯的水中，增加的砝碼和游碼的質(zhì)量為120g-100g=20g，增加的壓力等于增加的重力△G=△mg=0.02kg×10N/kg=0.2N，
因此塑料塊受到的浮力F_浮=0.2N．
由阿基米德原理F_浮=ρ_水gV，所以塑料塊的體積V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-5m³，
所以塑料塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.0182kg}{2×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=0.91×10³kg/m³．
故答案為：（1）未將游碼移到標尺左端的零刻度線處；
（2）18.2；0.2；0.91×10³．

點評 本題實驗中由于沒有量筒，不能直接測量塑料塊的體積，因此采用了測量浮力利用浮力求體積的方式，本題的難點在于塑料塊浮力的得出，屬于中等題．