题目内容

7.实验室有如下器材:足量的水、烧杯、量筒、天平(含砖码)、细线、小金属块.选用上述器材可以测量小金属块的密度(水的密度ρ水已知).
(1)第一组同学的实验步骤如下:
①在量筒中倒入适量的水,体积为V1;
②把金属块浸没在量筒水中,此时液面示数为V2;
③将金属块从水中取出,用天平测出金属块质量为m;
④计算金属块的密度.
你认为上述实验步骤测出的小金属块密度与真实值相比会偏偏大(选填“大”或“小”)原因是金属块的质量测量值大于金属块的真实值.
(2)第二组同学选用了天平(含砝码)、烧杯、水喝细线测出了小金属块的密度.请写出他们的实验步骤及金属块密度的表达式(用测量量和已知量表示).

分析 (1)利用量筒中两次的示数之差可得出金属块的体积,再代入公式ρ=$\frac{m}{V}$可计算金属块的密度.先测量金属块的体积,再测量金属块的质量,金属块上沾有水,金属块质量测量值会偏大,体积是准确的,密度会偏大.
(2)知道金属块的质量和体积,根据密度公式能求出金属块的密度,本题测量金属块的体积是关键.
用等效替代的方法测量石块的体积:烧杯中倒入适量的水,测量烧杯和水的总质量,把金属块浸没在水中在烧杯壁上记下标记,再取出倒入水,水位至标记处,测量此时水和烧杯的总质量,增加的水的体积和金属块的体积相等,即可求出金属块的体积.

解答 解:
(1)金属块从水中捞出,金属块上沾有水,金属块的质量测量值大于金属块的真实值,金属块的体积是准确的,密度会偏大;
(2)用调节好的天平测出金属块的质量m1;往烧杯中注入适量的水,用天平称出烧杯和水的总质量m2;将金属块浸没在水中,在烧杯水面处烧杯壁上做标记,取出金属块,向杯内加水到标记处,测量此时水和烧杯的总质量m3,烧杯内增加的水的质量为m3-m2,烧杯内增加的水的体积为V水=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$,金属块的体积为V金属=V水.
小石块密度ρ金属的表达式:ρ金属=$\frac{{m}_{1}}{\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$.
故答案为:(1)偏大;金属块的质量测量值大于金属块的真实值;(2)实验步骤如上;ρ金属=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$.

点评 本题关键是利用等效替代的方法测量石块的体积,石块的体积等于烧杯内增加的水的体积,间接测量某个物理量也是物理上常用的一种方法,我们在平常的实验中应该加以注意.

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