Question

11．一次课外小组活动中，小明同学做“测石块密度”的实验，实验器材：托盘天平（没有砝码）、量筒、水、两个相同的烧杯、塑料绳、小石块（不吸水）．请帮小明完成实验步骤：
（1）将天平放在水平台上，调节天平横梁平衡时，发现指针偏向分度盘中央刻度线的左侧，此时应将平衡螺母向右（选填“左”或“右”）移动；
（2）将一只空烧杯和小石块放在天平左盘，右盘内放相同的烧杯，并在杯内加水，直到天平重新平衡；
（3）将右盘烧杯中的水倒入量筒中，记下量筒中水的体积V₀；
（4）量筒中加入适量水，记下水的体积V₁；
（5）用塑料绳系住小石块，使其浸没在量筒水中，读出水面所对的刻度值V₂；
（6）石块密度ρ_石=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{1}}$．（水的密度用ρ_水表示）
[拓展]（1）实验中，小明测得的石块密度与真实值相比偏小（填“偏大”或“偏小”）
（2）小明借助现有器材，测量出某液体的密度．操作完成（1）-（3）步后，他将水换成某液体，重复第（2）、（3）步，并记下量筒中液体的体积V₄，则该液体的密度用ρ_水及相关已知量的字母表示为ρ_液=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{0}}{{V}_{4}}$．

Answer 1

分析 （1）先将天平放在水平台上，然后调节天平平衡，调节时要将平衡螺母向指针偏转的相反方向调节；
（2）测量小石块的质量和体积，根据密度公式求小石块的密度．
测量小石块的质量：天平没有砝码，不变按照常规进行测量，把天平的横梁调平之后，左右两盘放相同烧杯，左盘再放小石块，右盘烧杯中倒水，使天平横梁重新平衡．即可测得水的质量等于小石块的质量．把水倒入量筒，测量体积，知道水的密度，可以求出水的质量．
测量小石块的体积：量筒中倒入适量的水记下体积，把小石块用细线拴好，浸没在水中，记下水和小石块的总体积，可以求出小石块的体积．
[拓展]（1）实验中，将右盘烧杯中的水倒入量筒中时，倒不干净，烧杯内壁会沾有水；
（2）操作完成（1）-（3）步后，他将水换成某液体，重复第（2）、（3）步，并记下量筒中液体的体积V₄，根据由ρ=$\frac{m}{V}$可求得该液体的密度．

解答 解：
（1）将托盘天平放在水平台面上，将游码调到标尺左端的零刻度处，调节天平在水平面上平衡时要将平衡螺母向指针偏转的相反方向调节，指针偏向分度盘的左侧，所以应向右调节平衡螺母．
（2）将一只空烧杯和小石块放在左盘，由于天平没有砝码，要测石块的质量可以转化为测水的质量；则应在右盘内放相同的烧杯，并在杯内加水，直到天平重新平衡；所以，右盘烧杯中水的质量等于小石块的质量．
（3）将右盘杯中的水倒入量筒中，记下量筒中水的体积V₀；
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，小石块的质量m=m_水=ρ_水V₀；
（4）在量筒中盛适量水，记下水的体积V₁；
（5）用细线系住小石块，使其浸没在量筒水中，读出水面所对的刻度值V₂；
则由排水法可知，小石块的体积V=V₂-V₁，
（6）因为小石块的质量m=m_水=ρ_水V₀，小石块的体积V=V₂-V₁，
则小石块的密度：ρ_石=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{1}}$．
[拓展]
（1）实验中，将右盘烧杯中的水倒入量筒中时，倒不干净，烧杯内壁会沾有水，则测得烧杯中水的体积V₀偏小，从而导致测得小石块的质量m=m_水=ρ_水V₀偏小，由ρ=$\frac{m}{V}$可知，小明测得的石块密度与真实值相比偏小．
（2）小明借助现有器材，测量出某液体的密度．操作完成（1）-（3）步后，他将水换成某液体，重复第（2）、（3）步；
则液体的质量m_液=m_水=ρ_水V₀，液体的体积V_液=V₄，
所以，该液体的密度ρ_液=$\frac{{m}_{液}}{{V}_{液}}$=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{0}}{{V}_{4}}$．
故答案为：
（1）右；
（2）右盘内放相同的烧杯，并在杯内加水；
（3）将右盘烧杯中的水倒入量筒中；
（6）$\frac{{ρ}_{水}{V}_{0}}{{V}_{2}-{V}_{1}}$；
【拓展】（1）偏小；（2）$\frac{{ρ}_{水}{V}_{0}}{{V}_{4}}$．

点评 本题考查了对固体密度测量实验的理解；天平没有砝码，无法直接测量小石块的质量，利用等效替代的方法，用水的质量等于小石块的质量，再测量水的体积，根据密度的导出公式，求出水的质量，即小石块的质量，这是本题的关键．