题目内容
【题目】小明同学在实验室中要测量某种金属砂粒的密度,器材有:如图所示的密度瓶(详见“小资料”),天平和配套的砝码,足够的水以及吸水纸,已知水的密度为ρ水,待测金属砂粒足够多。
请你帮助他完成测量待测金属砂粒密度的实验方案设计,要求:
(1)写出实验步骤及需要测量的物理量;
(2)写出用已知量和测量量表示待测金属砂粒密度的表达式。
【答案】(1)实验步骤:①把天平放在水平桌面上,游码归零,调节平衡螺母使天平平衡;②用天平测出适量金属颗粒的质量m;③将密度瓶装满水,缓慢盖上瓶塞,用吸水纸擦干瓶外及瓶口溢出的水,用天平测出其总质量m2;④将适量金属颗粒放入装满水的密度瓶中,缓慢盖上瓶塞,用吸水纸擦干瓶外及瓶口溢出的水,用天平测出其总质量m3;(2)
【解析】
(1)测量密度的原理为:,即分别测量质量和体积,利用公式计算密度。
由题意知,可以利用天平直接测量适量的金属颗粒的质量;
测量体积时,因为没有量筒,要利用水的密度已知的条件,结合密度瓶容积一定的特点,利用质量的变化关系间接得出。
故设计实验步骤如下:
①把天平放在水平桌面上,游码归零,调节平衡螺母使天平平衡;
②用天平测出适量金属颗粒的质量m1;
③将密度瓶装满水,缓慢盖上瓶塞,用吸水纸擦干瓶外及瓶口溢出的水,用天平测出其总质量m2;
④将适量金属颗粒放入装满水的密度瓶中,缓慢盖上瓶塞,用吸水纸擦干瓶外及瓶口溢出的水,用天平测出其总质量m3。
(2)由实验步骤可得,金属颗粒放入装满水的密度瓶中后,排出水的质量为:;
而排出水的体积即为金属颗粒的体积,结合可得金属颗粒的体积为:;
由得,金属颗粒的密度为:
。
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