Question

15．小明同學(xué)想測(cè)出一個(gè)實(shí)心塑料球的密度，但是發(fā)現(xiàn)塑料球放在水中會(huì)漂浮在水面上，于是小明設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)步驟：

A．用調(diào)好的天平測(cè)出塑料球的質(zhì)量，天平平衡時(shí)右盤放了10g砝碼，游碼位置如圖a所示，記錄塑料球的質(zhì)量為m；
B．把適量的水倒進(jìn)量筒中如圖b所示，記錄此時(shí)水的體積為V₁；
C．用細(xì)線在塑料球下吊一個(gè)小鐵塊放入水中，靜止時(shí)如圖c所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₂；
D．取出塑料球，把小鐵塊單獨(dú)放入水中靜止時(shí)如圖d所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₃；
E． 利用密度公式計(jì)算出結(jié)果．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)中多余的步驟是B．（填字母）
（2）實(shí)驗(yàn)中用天平測(cè)出塑料球的質(zhì)量 m=11.2 g，塑料球的密度 ρ=0.56×10³kg/m³．此密度的測(cè)量值比真實(shí)值偏�。�
（3）在交流時(shí)小華認(rèn)為，本題所用器材中，不用天平，也能測(cè)出該塑料球的密度，只需在 B、C、D 三個(gè)步驟中再增加一個(gè)步驟．
請(qǐng)你寫出這個(gè)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(bǔ)充的步驟，寫出計(jì)算塑料球密度的表達(dá)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）根據(jù)圖c、d便可得出塑料球的體積，從而可判斷出多余的步驟；
（2）根據(jù)砝碼和游碼對(duì)應(yīng)的刻度值計(jì)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(dá)的刻度，讀出只有鐵塊浸沒在水中時(shí)水面到達(dá)的刻度，求出塑料球的體積，根據(jù)密度公式計(jì)算物體的密度．
根據(jù)體積的測(cè)量方法判斷出體積的測(cè)量誤差，得出密度的測(cè)量誤差；
（3）實(shí)驗(yàn)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，再求出塑料球的質(zhì)量，由密度公式得出塑料球密度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中測(cè)出塑料球和鐵塊的總體積及鐵塊的體積，便可求出塑料球的體積，所以步驟B是多余的；
（2）游碼對(duì)應(yīng)的刻度值，標(biāo)尺每一個(gè)大格代表1g，每一個(gè)小格代表0.2g，游碼對(duì)應(yīng)的刻度值是1.2g．
塑料塊的質(zhì)量=砝碼的質(zhì)量+游碼對(duì)應(yīng)的刻度值=10g+1.2g=11.2g．
塑料球的體積=V₂-V₃=46ml-26ml=20ml=20cm³．
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{11.2g}{20c{m}^{3}}$=0.56g/cm³=0.56×10³kg/m³；
將塑料球撈出時(shí)，上面會(huì)沾有水，造成體積測(cè)量偏大，由ρ=$\frac{m}{V}$可知密度測(cè)量偏��；
（3）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(dá)的刻度V₄，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，
根據(jù)密度公式得，ρ_球=$\frac{（{V}_{4}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．
故答案為：（1）B；（2）11.2；0.56×10³；��；（3）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(diǎn)評(píng) 測(cè)量固體的密度時(shí)，
實(shí)驗(yàn)中有天平和量筒，分別測(cè)量固體的質(zhì)量和體積．
實(shí)驗(yàn)中沒有天平時(shí)，采用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力求質(zhì)量，或利用漂浮的物體浮力等于重力，再求質(zhì)量．
實(shí)驗(yàn)中沒有量筒或固體太大時(shí)，采用固體浸沒在水中，利用阿基米德原理求體積，或利用溢水杯法，溢出水的體積等于固體體積．
總之，測(cè)量固體的密度時(shí)，要直接或間接測(cè)量固體的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求密度．