Question

14．小红调制了盐水，她和小王，小华用天平和量筒做了如下实验测其密度．

（1）将天平放在水平上，把游码放在零刻度线处，发现指针指在分度盘的右侧，要使横梁平衡，应将平衡螺母向左（填“右”或“左”）调．
（2）用天平测出空烧杯的质量为17g，在烧杯中倒入适量的盐水，测出烧杯和盐水的总质量如图甲所示，将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，盐水的体积如图乙所示，则烧杯中的盐水的质量为45g，盐水的密度为1.125×10³kg/m³．
（3）小王认为用这种方法测出的盐水密度会偏大（填“偏大”或“偏小”），原因是有部分盐水残留在烧杯内壁上．于是他设计了如下实验过程：在烧杯内倒入适量的盐水，用调节平衡的天平测出烧杯和盐水的总质量m₁，然后将烧杯内的盐水倒入量筒内一部分，再测出烧杯和剩余盐水的总质量m₂，读出量筒内盐水的体积V₁．其测得的该液体密度的表达方式是：${ρ}_{液}^{′}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{V}_{1}}$．
（4）小华不小心将量筒打碎了，老师说只用天平也能测量出盐水的密度，于是小华添加两个完全相同的烧杯和适量的水，设计了如下实验步骤，请你补充完整．
①调好天平，用天平测出空烧杯质量为m₀；
②将一个烧杯装满水，用天平测出烧杯和水的总质量为m₁；
③用另一个相同的烧杯装满盐水，用天平测出烧杯和盐水的总质量为m₂；
④则盐水的密度表达式ρ=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{m}_{1}-{m}_{0}}{ρ}_{水}$（已知水的密度为ρ_水）．

Answer 1

分析 （1）天平使用前调节平衡时，要调节平衡螺母，规则是“右偏左调，左偏右调”，即指针向右偏就向左调平衡螺母，指针向左偏就向右调平衡螺母，调左侧的还是右侧的平衡螺母都是可以的．
（2）天平的分度值是0.2g，读数为砝码质量加游码对应的刻度值，即盐水和烧杯的总质量；减去烧杯质量，可得量筒内盐水的质量；量筒分度值为1ml，得出量筒内盐水的体积，利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求出盐水的密度；
（3）由于烧杯内壁粘有液体，测得的盐水体积V偏小，但质量准确，所以密度变大．根据密度公式得出该盐水的密度的表达式；
（4）只有天平，没有量筒，可以利用等体积的水和盐水，称量水和盐水的质量，根据体积相等列出等式求出盐水的密度．

解答 解：（1）将天平放在水平上，把游码放在零刻度线处，发现指针指在分度盘的右侧，要使横梁平衡，应将平衡螺母向左调．
（2）已知烧杯m₁=17g，盐水和烧杯的总质量m₂=50g+10g+2g=62g，
量筒中盐水的质量：
m=m₂-m₁=62g-17g=45g，
量筒中盐水的体积为V=40mL=40cm³，
盐水的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{45g}{40c{m}^{3}}$=1.125g/cm³=1.125×10³kg/m³．
（3）把烧杯中的盐水全部倒入量筒中，由于烧杯内壁粘有液体所以体积V偏小，根据密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，密度偏大．
根据密度公式ρ=$\frac{m}{V}$得该盐水的密度ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{V}_{1}}$．
（4）小华不小心将量筒打碎了，用天平也能测量出盐水的密度：
①调好天平，用天平测出空烧杯质量为m₀．
②将一个烧杯装满水，用天平测出烧杯和水的总质量为m₁．
则水的质量m_水=m₁-m₀，
由ρ=$\frac{m}{V}$可求得，水的体积V=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}$，
③用另一个烧杯装满盐水，用天平测出烧杯和酱油的总质量为m₂．
则水的质量m_酱油=m₂-m₀，
烧杯内水的体积等于盐水的体积
④则盐水的密度表达式ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{酱油}}{V}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{m}_{1}-{m}_{0}}$•ρ_水．
故答案为：（1）零刻度线；左；（2）45；1.125×10³；（3）偏大；有部分盐水残留在烧杯内壁上；$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{V}_{1}}$； （4）装满水；$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{m}_{1}-{m}_{0}}{ρ}_{水}$．

点评 用天平和量筒测液体的密度是我们最常用的方法，除熟练掌握天平、量筒的使用方法外，更要注意如何安排实验的步骤才能更有效地减小误差，并能熟练运用密度公式进行计算．