题目内容
【题目】“测量小石块的密度”实验。
(1)小红所用器材有天平、小石块、烧杯、水、细线等,她的实验过程如下:
①调节托盘天平横梁平衡。
②用天平测出石块的质量m1。
③如图甲,将烧杯中装入适量的水,置于天平上,平衡时的读数为m2。
④如图乙,接着用细线将石块拴住,使之完全浸没在上述烧杯的水中,天平平衡时的读数为m3(此时手向上拉住细线另端,石块不触杯壁和杯底,水不外溢)。
⑤已知水的密度为ρ水,石块的密度表达式为ρ石=_____(用已知量和测得的物理量表示)。
⑥此实验过程中若将(3)(4)顺序对换,则所测密度的误差是偏_____(选填“大”或“小”)。
(2)小明在实验室里找到了一架天平,但没有砝码,除此之外还有如下器材:两个完全相同的烧杯、量筒、细线、滴管和足量的水(已知水的密度为ρ水),小石块能放入烧杯中,但无法放入量筒中。请利用上述器材帮他设计实验方案,补全实验步骤及测量的物理量,物理量要用规定的符号表示,实验过程烧杯中的水不能溢出。
①实验步骤和测量的物理量:a.调节天平横梁平衡。_____;
②用已知量和测得的物理量表示出小矿石块的密度ρ石=_____。
【答案】 小 见解析所示
ρ水
【解析】
(1)用细线将石块拴住,使之完全浸没在上述烧杯的水中,天平平衡时的读数为m3(此时手向上拉住细线另一端,石块不触杯壁和杯底,水不外溢),
石块排开水的质量为:m排=m3﹣m2,若水的密度为ρ水,则石块的体积为:
V石=V排==
,
石块的密度:ρ石==
=
,
此实验过程中若将(3)(4)顺序对换,因为提出石块时会带出一部分水,则所测水与烧杯的总质量m2变小,所以所测排开水的体积变大,测得石块的体积变大,故所测石块的密度偏小;
(2)实验步骤和测量的物理量:a.调节天平横梁平衡。b.将两烧杯分别放在天平的两个盘中,并用滴管向质量较小的烧杯中加水,使天平再次平衡;
c.用细线系住石块,放入质量较大的烧杯中,向量筒中加入适量水,记下体积V1;再将量筒中的水加入质量较小的烧杯中,直到天平平衡,记下此时量筒中剩余水的体积V2;
d.向量筒再加入适量水,记下体积V3,将石块完全浸没在量筒的水中,记下体积V4;
(2)由ρ=得,m=ρV,石块和水的质量相等:
则ρ石(V4﹣V3)=ρ水(V1﹣V2),
则ρ石=ρ水。
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