Question

小明在进行实验时测金属块密度实验，由于某种原因，天平砝码无法使用，现给已调节好的天平一架、相同的烧杯两个、量筒一个、滴管一个、细线和适量的水．请设计实验步骤，测量出金属块的密度．
（1）实验步骤：
（2）金属块密度表达式：________．

Answer 1

解：实验步骤：
①将天平放在水平台上，调节天平，使横梁平衡；
②将一只空烧杯和金属块放在左盘，右盘内放相同的烧杯，并用滴管在杯内加减水的质量，直到天平重新平衡；
③将右盘杯中的水倒入量筒中，记下量筒中水的体积V₀；
④在量筒中盛适量水，记下水的体积V₁；
⑤用细线系住金属块，使其浸没在量筒水中，读出水面所对的刻度值V₂；
（2）金属块的质量m=右盘烧杯中水的质量m′，
∴m=m′=ρ_水V₀，
金属块的体积V=V₂-V₁，
金属块的密度表达式：ρ==．
故答案为：（1）同上；（2）ρ=．
分析：实验依据的基本原理仍然是测量金属块的质量和体积，根据密度公式求金属块的密度．
（1）测量金属块的质量：天平没有砝码，不能按照常规进行测量，把天平的横梁调平之后，左右两盘放相同烧杯，左盘再放金属块，右盘烧杯中倒水，使天平横梁重新平衡．即可测得水的质量等于金属块的质量．把水倒入量筒，测量体积，知道水的密度，可以求出水的质量．
（2）测量金属块的体积：量筒中倒入适量的水记下体积，把金属块用细线拴好，浸没在水中，记下水和金属块的总体积，可以求出金属块的体积．
点评：本题天平没有砝码，无法直接测量金属块的质量，利用等效替代的方法，用水的质量等于金属块的质量，再测量水的体积，根据密度的导出公式，求出水的质量，即金属块的质量，这是本题的关键．