Question

小红想测出一个实心小木球的密度．但是发现小木球放在水中会漂浮在水面上，无法测出它的体积．小红设计了以下实验步骤：
（a）把适量的水倒进量筒中如图a所示，记录此时水的体积为V₁；
（b）把小铁块单独放入水中静止时如图b所示，记录此时量筒中水面的示数为 V₂；
（c）用细线将小木球系在小铁块上，放入水中，静止时如图c所示，记录此时量筒中水面的示数为V₃；
（d）从水中取出小木球，用天平测量质量，天平平衡时如图d所示，记录小木球质量为m；
（e）利用密度公式计算出结果．

（1）将托盘天平放在水平台上，将游码移到标尺的左端，发现指针偏左，则应向

右

调节天平平衡螺母，使天平平衡；实验中使用天平测出木球的质量m=

11.2

g，木球的体积V=

20

cm³，计算出小木球的密度ρ_木=

0.56×10³

kg/m³．此值比木球密度的真实值要

偏大

（选填“偏大”或“偏小”），原因是

从水中取出球后，上面沾有水使得所测质量偏大

．
（2）实验后，她总结经验，发现了误差较大的原因，而后思考出：如果不用天平，只在c步骤后增加一个步骤也可以测出小木球的密度．请你写出这个步骤

剪断细线让小木球在水中处于漂浮状态（或静止后），静止时记录此时量筒中水面的示数为V₄

．
根据你补充的步骤，写出计算小木球密度的表达式

ρ_木=

V4-V1

V2-V3

?ρ_水

．（均用字母表示，水的密度为ρ_水）

Answer 1

分析：（1）调节天平平衡过程中，根据指针的偏转情况移动平衡螺母，平衡螺母相对于指针偏转的调节规律是“左偏右调”；
按照天平与量筒的读数要求，得出木球的质量与体积，再利用公式进行计算可得出木球的密度；
造成测量误差的环节主要产生在木块质量的测量上，因为吸水后的木球质量将变大；
（2）因为木球可以漂浮在水面上，其质量等于所排开水的质量，因此利用水的质量可等效替代木球的质量进行测量和计算．

解答：解：
（1）调节天平平衡过程中，指针偏向分度盘的左侧，所以应该向右调节平衡螺母；
木球的质量为m=10g+1.2g=11.2g，木球的体积为V=46cm³-26cm³=20cm³，
木球的密度ρ=

m

V

=

11.2g

20cm3

=0.56g/cm³=0.56×10³kg/m³；
因为木块在浸入水中时会吸水，再测质量时会造成质量偏大，由公式ρ=

m

V

知：密度测量结果偏大；
（2）利用漂浮条件，可用排水质量来替代木球质量，再利用密度公式同样可测出木球的密度．
需增加的步骤为将小木球放入量筒内使其漂浮在水面上，读出量筒示数V₄；
木球的质量=漂浮时排开水的质量=（V₄-V₁）?ρ_水，木球的体积=V₂-V₃，代入密度的公式可得，ρ_木=

V4-V1

V2-V3

?ρ_水．
故答案为：（1）右；11.2；20；0.56×10³；偏大；从水中取出球后，上面沾有水使得所测质量偏大；
（2）剪断细线让小木球在水中处于漂浮状态（或静止后），静止时记录此时量筒中水面的示数为V₄；ρ_木=

V4-V1

V2-V3

?ρ_水．

点评：（1）第一种方法主要考查了天平量筒的使用与读数，密度公式的计算，以及对实验误差的分析；
（2）第二种方法的关键点在于利用漂浮的条件，用排开水的质量替代木块的质量，最终达到测量密度的目的．