Question

6．小军和小娟利用天平、水和烧杯来测量一不规则小石块的密度，将他的实验步骤补充完整．

（1）把托盘天平放在水平台面上，调节天平的平衡螺母，使天平平衡，小娟看到后指出其操作存在问题，此操作中存在的问题是调节横梁平衡时没先将游码移到标尺的零刻度处，
（2）小军改正错误后，用天平测量小石块的质量，右盘中的砝码和标尺上的游码如图甲，则小石块的质量为62g．
（3）如图乙：
a．往烧杯中加入适量的水，把小石块浸没，在水面到达的位置上作标记；
b．取出小石块，测得烧杯和水的总质量为153g；
c．往烧杯中加水，直到标记处，再测出此时烧杯和水的总质量为183g；
d．计算出小石块的体积为30cm³．
（4）利用密度计算公式算出小石块的密度为2.07g/cm³
（5）以上方法测得的密度比石头的真实密度偏小（选填“偏大”或“偏小”）
（6）接下来，小军和小娟利用天平、量筒和水（ρ_水=1.0g/cm³）等器材测干燥软木塞（具有吸水性）的密度时，进行了下列操作：①用调好的天平测出软木塞的质量m₁；②将适量的水倒入量筒中，读出水面对应的示数V₁；③用细铁丝将软木塞浸没在装有水的量筒中，过段时间后，读出水面对应的示数V₂；④将软木塞从量筒中取出，直接用调好的天平测出其质量m₂．

物理量	m1/g	V1/cm3	V2/cm3	m2/g	干燥软木塞的密度ρ木/g•cm-3
测量值	6	370

如表是小丽在实验中没有填写完整的数据记录表格．请根据图丙中天平和量筒的读数将表格中的数据填写完整．

Answer 1

分析 （1）正确使用托盘天平的方法：把托盘天平放在水平桌面上．游码回零：把游码放在标尺左端的“0”刻度线上，再调横梁平衡；
（2）物体的质量等于左盘中物体的质量加上游码的示数；
（3）根据密度的变形公式和等效替代法求出石块的体积；
（4）根据密度的计算公式ρ=$\frac{m}{V}$求出石块的密度；
（5）在把石块从水中取出时，石块上有附着的水，由此分析解答；
（6）先读出软木塞从量筒中取出，用天平测出其质量m₂；
软木塞的体积等于浸水的软木塞排开水的体积和软木塞中浸入水的体积之和，由此计算其体积，根据密度公式求出软木塞的密度．

解答 解：
（1）把天平放在水平桌面上，游码回零后，再调节横梁上的平衡螺母使天平平衡，故此操作中存在的问题是没有先将游码移到标尺的零刻度处；
（2）由图甲知，小石块的质量为：50g+10g+2g=62g；
（3）取出石块后往烧杯中加入水的质量为：m_水=183g-153g=30g，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，石块的体积：V=V_水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{30g}{1g/c{m}^{3}}$=30cm³；
（4）由密度公式可得石块的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{62g}{30c{m}^{3}}$≈2.07g/cm³；
（5）由于将小石块从水中拿出时，上面沾有水，所以再次将水加至标记处时所加入水多一些，造成所测石块的体积偏大，根据密度公式ρ=$\frac{m}{V}$知，所测密度会偏小；
（6）由图丙知，软木塞的质量：m₁=6g，
软木塞从水中取出后的质量：m₂=10g+5g+1g=16g，
软木塞吸入水的质量：m_吸=16g-6g=10g，
由ρ=$\frac{m}{V}$知软木塞吸走水的体积：V_吸=$\frac{{m}_{吸}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{10g}{1g/c{m}^{3}}$=10cm³，
由丙图知，量筒中排开水的体积：V_排=400cm³-370cm³=30cm³，
所以软木塞的体积：V_木=30cm³+10cm³=40cm³，
干燥软木塞的密度：ρ=$\frac{m}{{V}_{木}}$=$\frac{6g}{40c{m}^{3}}$=0.15g/cm³．
如下表：

物理量	m1/g	V1/cm3	V2/cm3	m2/g	干燥软木塞的密度ρ木/g•cm-3
测量值	6	370	400	16	0.15

故答案为：（1）调节横梁平衡时没先将游码移到标尺的零刻度处；（2）62；（3）30；（4）2.07；（5）偏小；（6）见上表．

点评 此题是测量固体物质密度的测量，考查了天平和量程的使用、密度的计算、误差分析等．软木塞密度的测量是一个比较复杂的固体密度测量，关键在于测量软木塞的体积，软木塞的体积等于浸水的软木塞排开水的体积和软木塞中水的体积之和．