Question

12．如图所示，是小仪同学测量开水瓶软木塞密度的实验示意图．
实验步骤：
A．调整天平横梁平衡            B．用天平测出软木块的质量m，如图乙所示
C．向量筒中装入适量的水        D．读出水的体积V₁，如图丙所示
E．用细线系住软木塞和铁块，将铁块浸没在水中，读出水和铁块的总体积V₂，如图丁所示
F．将软木塞和铁块同时浸没在水中，读出水、铁块和软木塞的总体积V₃，如图戊所示

（1）步骤A中发现天平指针偏向分度盘上的位置如图甲所示，应向右（选填“左”或“右”）调节平衡螺母．
（2）根据实验示意图和步骤中的标注，将表格填写完整．

测量值	软木塞的质量m/g	水的体积 V1/cm3	水和铁块的体积V2/cm3	水、软木塞和铁块的总体积V3/cm3	软木的密度ρ木/（kg•m-3）
数据	12	40	50	90	0.3×103

（3）软木塞浸没水中时受到的浮力大小为0.4N（g取10N/kg）；
（4）反思实验过程，发现有一实验步骤是多余的，此步骤是D（填字母）．
（5）考虑到软木塞的吸水性，实际测得密度应大于（选填“大于“或“小于“）实际密度．

Answer 1

分析 （1）调节天平横梁平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动．左边放物体，右边放砝码；
（2）软木塞的质量可由砝码质量和游码所对的刻度值读出．由于软木塞是不沉于水的，在测量其体积时要使用重物助沉法帮助测量休积．即先测出水和重物的体积，再将软木塞和重物系好共同放入水中，测量出它们的总体积，最后用总体积减去水和重物的体积，就是软木塞的体积，最后由质量和体积计算密度．
（3）软木塞浸没在水中，排开水的体积等于其自身体积，利用F_浮=ρ_水gV_排计算软木塞受到的浮力；
（4）在使用助沉法时，不需要单独测量出水的体积．
（5）软木具有吸水性，测量其体积时，会因吸水而使量筒的示数变小，导致所测密度值变大．

解答 解：（1）指针偏向分度盘左侧，天平的右端上翘，所以平衡螺母应向上翘的右端移动．
（2）软木塞的质量等于砝码的质量加上游码所对刻度值，即m=10g+2g=12g．
从图中读出水和铁块的总体积为50cm³，水、软木塞和铁块的总体积90cm³，
则软木塞的体积：V=90cm³-50cm³=40cm³，
软木塞的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{12g}{40c{m}^{3}}$=0.3g/cm³=0.3×10³kg/m³．
（3）软木塞浸没在水中，排开水的体积等于其自身体积，浸没时软木塞受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×40×10^-6m³=0.4N；
（4）实验步骤中测软木塞的体积时，由于软木塞漂浮在水面上，要使软木塞浸入水中可采用重物助沉法来进行测量．但不需要单独测量水的体积，只需测出水和铁块的体积，再测出水、铁块、软木塞的总体积，就能算出软木塞的体积．故多余的步骤是D．
（5）由于软木塞具有吸水性，在测量它的体积时，它会因吸收水而使其体积测量值偏小；在质量一定时，体积偏小，则测得的密度会偏大．
故答案为：（1）右；（2）12；90；0.3×10³；（3）0.4N；（4）D；（5）大于．

点评 此题是考查固体密度的测量实验，但考查的是不沉于水的固体的密度测量以及测量误差的分析，关键在于测物体的体积时要使用重物助沉法，要对此方法有所了解，同时根据固体材料特点，对测量结果的偏差作出判断．