Question

17．小明同学捡到一块金属块，他想通过测量金属块的密度判断这个金属块的材料是什么，小明可用的实验仪器有托盘天平和弹簧测力计．
①小明将天平放在水平实验台上后，接下来将游码的左侧跟标尺的零刻度线对齐，再调节平衡螺母，使天平平衡．
②用调节好的天平测量金属块质量，正确操作后天平再次达到平衡，如图甲所示，此时读出该金属块的质量为270g，重力为2.7N（g=10N/kg）
③在实验过程中，小明将金属块儿挂与弹簧测力计上，然后放在水中直至完全浸没，此时弹簧测力计读数如图乙所示为1.7N．

④小明通过查阅密度表得知如下几种金属的密度（见下表），通过科学的计算，可以求出金属的密度，则该金属块的材料是铝．

金属	铅	铜	钢铁	铝
密度（kg/m3）	11.3×103	8.9×103	7.9×103	2.7×103

Answer 1

分析 ①用天平测量前，应将天平放在水平工作台上；将游码移至标尺零刻度线处，调节平衡螺母使指针对准分度盘中央刻度线；
②根据砝码和游标尺上的游码的示数计算出金属块的质量；根据G=mg可求得其重力；
③读出弹簧测力计的示数；
④根据称重法求出金属块浸没在水中受到的浮力；
物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，根据阿基米德原理求出金属块的体积．根据密度公式计算出金属块的密度；然后可知该金属块的材料．

解答 解：①用天平测量前，应将天平放在水平工作台上；将游码移至标尺零刻度线处，调节平衡螺母使指针对准分度盘中央刻度线；
②将金属块放在天平的左盘，在右盘中用镊子夹取砝码，通过增减砝码并移动游码的方法，使天平再次平衡；砝码的质量为200g+50g+20g=270g，则金属块的质量是72g；其重力G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N，
③由图可知，此时弹簧测力计读数F=1.7N，
④金属块浸没在水中受到的浮力：
F_浮=G_物-F=2.7N-1.7N=1N；
因金属块浸没在水中，
所以，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可得，金属块的体积：
V_金=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³．
金属的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.27kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³，
查表可知，该金属块的材料是铝．
故答案为；①零刻度线；②270；2.7；③1.7；④铝．

点评 本题考查了重力公式、称重法求浮力、阿基米德原理的应用，关键是公式及其变形式的灵活应用和知道物体浸没时排开液体的体积等于自身的体积．