Question

11．某课外活动小组进行测量一块橡皮密度的实验，他们设计了两种方案：
（1）方案一：将天平放在水平桌面上，当游码归零后发现指针静止时的指向如图甲，此时应将平衡螺母向右调节．测量中，天平平衡时所加砝码和游码位置如图乙所示，测出橡皮的体积为10cm³，则该橡皮密度为1.66×10³kg/m³．
方案二：把橡皮挂在图丙所示的测力计下；测出橡皮重力G；再将橡皮浸没水中，读出测力计示数F．已知水的密度为ρ_水，则橡皮的密度的表达式可表示为ρ_橡=$\frac{G}{G-F}$ρ_水（用所测得的物理量和已知量表示）．实验小组经分析发现该方案不能准确测得橡皮密度，理由是橡皮的重力小于弹簧测力计的分度值，测量出橡皮的重力不准确，进而测出的橡皮的密度不准确．

Answer 1

分析 （1）天平使用前必须进行调节，调节原则是：“左偏右调”、“右偏左调”；被测物体的质量等于砝码的总质量与游码所对刻度之和；知道橡皮的体积，利用密度公式计算其密度；
（2）知道橡皮重力，利用G=mg求其质量；
利用称重法求出橡皮受到的浮力，利用阿基米德原理求橡皮排开水的体积（橡皮的体积），再利用密度公式求其密度；
根据（1）测量的橡皮的质量，求出其重力，和弹簧测力计的分度值比较得出重力测量是否准确，得出答案．

解答 解：
（1）由图知，指针左偏，所以应将平衡螺母向右调节；
橡皮的质量为m=10g+5g+1.6g=16.6g；
橡皮的体积为V=10cm³；
橡皮的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{16.6g}{10c{m}^{3}}$=1.66g/cm³=1.66×10³ kg/m³；
（2）橡皮的质量：m=$\frac{G}{g}$；
橡皮受到的浮力：F_浮=G-F，由F_浮=ρ_水V_排g得橡皮的体积：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$，
橡皮的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}$ρ_水；
根据（1）的测量可知橡皮的质量：m=16.6g=0.0166kg，橡皮的重力：G=mg=0.0166kg×10N/kg=0.166N＜0.2N，即橡皮的重力小于弹簧测力计的分度值，
这样测量橡皮的重力不准确，进而测出的橡皮的密度不准确．
故答案为：（1）右；1.66×10³；（2）$\frac{G}{G-F}$ρ_水；橡皮的重力小于弹簧测力计的分度值，测量出橡皮的重力不准确，进而测出的橡皮的密度不准确．

点评 本题考查了量筒、天平、弹簧测力计的使用方法和密度的测量方法，涉及到两种方法，注意区分，易错点在最后一问，知道测量力的大小小于弹簧测力计的分度值是关键．