Question

5．測量合金塊密度的實驗，請你將實驗過程補充完整．
（1）她把天平放在水平臺上，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤中線右側(cè)，馬上調(diào)節(jié)平衡螺母，你認(rèn)為小麗在操作上的明顯錯誤是游碼沒有歸零．改正錯誤后，若指針偏向分度盤中線的左側(cè)，她應(yīng)該向右調(diào)節(jié)平衡螺母．
（2）如圖甲所示，用調(diào)好的天平測出合金塊的質(zhì)量為27g．
（3）如圖乙、丙所示，用量筒測合金塊的體積，從而算出合金塊的密度為2.7×10³kg/m³．
（4）實驗結(jié)束后，她還想測量一個小筆帽的密度．由于筆帽很小，無法用天平和量筒直接測量它的質(zhì)量和體積，但是善于觀察的小麗發(fā)現(xiàn)筆帽在水中下沉，而在老師給定的鹽水中卻漂浮，她經(jīng)過認(rèn)真思考，在沒有使用量筒的前提下，利用合金塊（合金塊的相關(guān)物理量都是已知的，其中體積可以用V_金表示，質(zhì)量用m_金表示，密度用ρ_金表示）就測出了筆帽的密度．請你幫她完成實驗：
①將筆帽放入裝有適量鹽水的燒杯中，緩慢倒入適量的水并攪拌使鹽水均勻，待鹽水穩(wěn)定后，根據(jù)筆帽的浮沉情況，不斷加水或加鹽水，經(jīng)反復(fù)調(diào)試，使筆帽最終恰好能在鹽水中懸浮；
②取出筆帽，將裝有鹽水的燒杯放在天平的左盤測出其質(zhì)量為m₁；
③用細(xì)線將合金塊系住浸沒在鹽水中，天平再次平衡時，右盤砝碼的總質(zhì)量加游碼所對的刻度值為m₂；
④筆帽密度表達(dá)式ρ_筆帽=$\frac{{m}_{2}{-m}_{1}}{{V}_{金}}$（用物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)天平平衡前，應(yīng)將天平放在水平臺上，并將游碼撥到標(biāo)尺左端的零刻度線處；
指針偏左，應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母；指針偏右，應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母；
（2）合金塊的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼在標(biāo)尺上所對的刻度值；
（3）根據(jù)乙圖讀出水的體積、水和合金塊的體積，求出合金塊的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出合金塊的密度；
（4）實驗中通過使筆帽懸浮在鹽水中，得出鹽水的密度跟筆帽的密度相等；
根據(jù)懸掛法，通過天平示數(shù)的變化，得知m_排的大小，從而可以計算出鹽水的密度，便等于筆帽的密度．

解答 解：（1）小麗同學(xué)把天平放在水平臺上，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤中線右側(cè)，立即調(diào)節(jié)平衡螺母，忘記了將游碼撥到標(biāo)尺左端的零刻度線處這一環(huán)節(jié)；
針偏向分度盤中線的左側(cè)，應(yīng)該向右調(diào)節(jié)平衡螺母；
（2）由圖甲知，合金塊的質(zhì)量m=20g+5g+2g=27g；
（3）由圖乙知，水的體積為30ml，水和合金塊的體積為40ml，合金塊的體積V=40ml-30ml=10ml=10cm³；
則合金塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{27g}{10c{m}^{3}}$=2.7g/cm³=2.7×10³kg/m³．
（4）①通過不斷改變鹽水的密度，最終使筆帽能在鹽水中懸浮，根據(jù)物體的浮沉條件，可得鹽水的密度等于筆帽的密度；
②將裝有鹽水的燒杯放在天平上測出其質(zhì)量m₁；
③用細(xì)線拉住合金完全浸沒在鹽水中，此時示數(shù)為m₂，合金受到水的浮力作用，根據(jù)力的作用的相互性，水受到合金的反作用力，所以天平的示數(shù)增大，因為F_浮=G_排，則m_排=m₂-m₁；
④則ρ_筆帽=ρ_鹽水=$\frac{{m}_{排}}{{V}_{排}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{V}_{金}}$．
故答案為：（1）游碼沒有歸零；右；（2）27；（3）2.7×10³；（4）①懸�。虎谘b有鹽水的燒杯；③浸沒；④$\frac{{m}_{2}{-m}_{1}}{{V}_{金}}$．

點評 此題是測量固體密度的實驗，考查了天平的調(diào)節(jié)、讀數(shù)、量筒的讀數(shù)及密度的計算，注意密度單位的換算，（4）中通過調(diào)制與筆帽密度相等的鹽水，來測量筆帽的密度，特別是搞清V排和m排的對應(yīng)關(guān)系是難點，應(yīng)注意理解．