Question

13．同学们在实验室利用天平和量筒测量盐水和合金块的密度．

【1】在“测量盐水的密度”实验中
（1）把天平放在水平桌面上，游码移到标尺左端的零刻度线处后，发现指针位置如图甲所示，此时应将左端的平衡螺母向左（选填“左”或“右”）调节，直到指针对准分度盘中央的刻度线．
（2）主要实验步骤如下
A．测出小烧杯的质量为20g
B．将装有适量盐水的小烧杯放在天平的左盘上，天平平衡时，所用砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示，测得总质量为86g．（如图乙）
C．将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，液面到达的位置如图丙所示
（3）其实该组同学设计的实验步骤有明显的瑕疵，由于往量筒中倒盐水时不可能倒尽，因此按此设计的步骤测出的盐水密度值将偏大．（选填“偏大”或“偏小”）
（4）细心而聪明的你一定已经发现，只要调整一下操作顺序就可以避免这一瑕疵，说说你调整后的操作顺序BCA（请重新排列ABC的顺序）
【2】另一小组的同学在测量合金块的密度时，发现天平没有配套的砝码盒，同组的小华只利用下列器材：一架天平（无砝码）、两只完全相同的小烧杯、一只量筒、水、滴管、细线也完成了合金块密度的测定，现请你帮他完成如下操作：
（1）把天平放在水平台面上，调节横梁上的平衡螺母使天平平衡；
（2）将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘中，把合金块放入左盘的烧杯中；
（3）向量筒中倒入适量的水，记下液面的示数为V₁；
（4）用量筒向右盘中的烧杯中加水，最后用胶头滴管微调，直至指针指在分度盘的中央，记下液面的示数为V₂；
（5）用细线拴好合金块，使其缓慢浸没在量筒内的水中，记下液面的示数为V₃；
（6）合金块的密度表达式ρ_合金=$\frac{{（V}_{1}-{V}_{2}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{2}}$（用字母ρ_水、V₁、V₂、V₃表示）

Answer 1

分析 【1】（1）天平使用前的调节：若指针左偏，向右调平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处；
（2）天平测物体质量时，物体质量等于砝码质量与游码读数之和；
（3）由于烧内壁粘有液体所以体积V偏小，由此分析所测密度变化；
（4）产生误差的原因主要在于在倒牛奶时烧杯壁上会有残留，因此调整时要从这一角度考虑进行改进．
【2】测固体密度的原理是ρ=$\frac{m}{V}$，本题无砝码，在右盘中加水使其平衡，则水的质量等于合金块质量，体积用排水法测出，从而得到密度，由此分析解答．

解答 解：
【1】在“测量盐水的密度”实验中：
（1）把天平放在水平桌面上，游码移到标尺左端的零刻度线处后，由图甲知，指针偏右，此时应将左端的平衡螺母向左调节，直到指针对准分度盘中央的刻度线；
（2）由图乙知，天平标尺的分度值为0.2g，将盐水和烧杯的总质量=50g+20g+10g+5g+1g=86g；
（3）把烧杯中的盐水全部倒入量筒中测体积时，由于烧杯内壁粘有盐水，所以测得体积V偏小，根据ρ=$\frac{m}{V}$可知，所测盐水密度偏大；
（4）应先测量盐水和烧杯的总质量；然后将杯中的盐水再倒入量筒中，测得其体积；再测出空杯子的质量，最后根据密度公式计算量筒中盐水的密度，这样就减小了实验误差，所以调整后的操作顺序为：BCA；
【2】（1）把天平放在水平台面上，调节横梁上的平衡螺母使天平平衡；
（2）将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘中，把合金块放入左盘的烧杯中；
（3）向量筒中倒入适量的水，记下液面的示数为V₁；
（4）用量筒向右盘中的烧杯中加水，最后用胶头滴管微调，直至指针指在分度盘的中央，记下液面的示数为V₂；
所以合金块的质量：m=m_水=ρ_水（V₁-V₂）；
（5）用细线拴好合金块，使其缓慢浸没在量筒内的水中，记下液面的示数为V₃；
所以合金块的体积：V=V₃-V₂，
（6）合金块的密度表达式：ρ_合金=$\frac{m}{V}$=$\frac{{（V}_{1}-{V}_{2}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{2}}$．
故答案为：【1】（1）左；（2）86； （3）偏大；（4）BCA；
【2】（2）把两个烧杯分别放入左右两盘中；
（4）用量筒向右盘中的烧杯中加水，最后用胶头滴管微调，直至指针指在分度盘的中央；
（5）使其缓慢浸没在量筒内的水中；
（6）ρ_合金=$\frac{{（V}_{1}-{V}_{2}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{2}}$．

点评 本题考查了液体和固体密度的测量．
液体密度的实验中附着在烧杯内壁上的液体对测量结果的影响是改进的突破点，也是这一实验中最容易产生误差的地方，我们应该学会分析并能利用合理的设计来来进尽量减小误差的产生；
测固体的密度在初中物理中要求较高，除掌握基本方法外，水是解决问题的媒介，比如排开水的体积等于固体体积．