题目内容

8.小欣为了测量液体A的密度,进行了如下实验:
(1)将天平放在水平台面上,把游码移到标尺的零刻线处.横梁静止时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,如图一甲所示.为使横梁在水平位置平衡,应将横梁右端的平衡螺母向右端移动.
(2)将液体A倒入量筒中,如图一乙所示,则量筒中液体A的体积为60cm3.
(3)将量筒中的液体A全部倒入空烧杯中,把烧杯放在调节好的天平的左盘中,当右盘中砝码的质量和游码在标尺上的位置如图一丙所示时,天平横梁再次水平平衡,则烧杯和液体A的总质量为152g.
(4)实验中测得所用空烧杯的质量为80g,根据上述实验数据计算液体A的密度为1.2×103kg/m3.

(5)如图二、三所示,展示了一个广为人知的历史故事--《曹冲称象》,聪明的曹冲巧妙地测出了大象的体重.佛山的陶瓷驰名中外,小欣所在的物理兴趣小组从该故事得到启发,他们决定借鉴这种方法来测量我市出品的某品牌的陶瓷密度,他们所用的器材有:若干小碎瓷片,足够的水,量筒,小烧杯和油性笔.若你是该小组的成员,只利用这些器材,应如何测量陶瓷碎片的密度?请你写出测量过程的步骤(用适当的符号表示所测量的物理量)①在小烧杯中倒入适量的水,把量筒放入小烧杯中,用油性笔记下水面的位置1;
②在量筒中放入一定量的小陶瓷片,平衡后,用油性笔记下水面的位置2;
③取出量筒,向小烧杯中注水,直到水面达到2位置为止;把量筒中的小陶瓷片取出,
然后将小烧杯中的水倒入量筒,直到液面达到1位置为止;
④读出量筒中水的体积V1,这就是小陶瓷片排开水的体积;
⑤把小陶瓷片放入量筒中,读出水与小陶瓷片的体积V2;.
该陶瓷密度的表达式:ρ=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{1}}{{V}_{2}-{V}_{1}}$.

分析 (1)根据指针左偏右调、右偏左调的特点分析;
(2)进行量筒读数时,视线与液面的凹底相平,并注意分度值;
(3)物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值;
(4)求出A的质量,根据密度公式求出密度的大小;
(5)等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法.
根据阿基米德原理求出小碎瓷片的重力,根据重力与质量的关系求出瓷片的质量,用排水法测出瓷片的体积,然后由密度公式求出小碎瓷片的密度.

解答 解:(1)由甲图知,指针偏左,所以应将平衡螺母向右移动;
(2)由图乙知,液体A的体积为60ml=60cm3;
(3)由图丙知,烧杯和液体A的总质量为100g+50g+2g=152g;
(4)液体A的质量m=152g-80g=72g;
则ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{72g}{60c{m}^{3}}$=1.2g/cm3=1.2×103kg/m3;
(5)实验步骤:①在小烧杯中倒入适量的水,把量筒放入小烧杯中,用油性笔记下水面的位置1;
②在量筒中放入一定量的小陶瓷片,平衡后,用油性笔记下水面的位置2;
③取出量筒,向小烧杯中注水,直到水面达到2位置为止;把量筒中的小陶瓷片取出,
然后将小烧杯中的水倒入量筒,直到液面达到1位置为止;
④读出量筒中水的体积V1,这就是小陶瓷片排开水的体积;
⑤把小陶瓷片放入量筒中,读出水与小陶瓷片的体积V2;
陶瓷片的密度:由阿基米德原理可知,小陶瓷片受到的重力:
G=F浮=ρ水gV排=ρ水gV1,
由G=mg得小陶瓷片的质量:
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{ρ}_{水}g{V}_{1}}{g}$=ρ水V1,
小陶瓷片的体积V=V2-V1,
小陶瓷片的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{1}}{{V}_{2}-{V}_{1}}$.
故答案为:(1)右;(2)60;(3)152;(4)1.2×103;(5)步骤:①在小烧杯中倒入适量的水,把量筒放入小烧杯中,用油性笔记下水面的位置1;
②在量筒中放入一定量的小陶瓷片,平衡后,用油性笔记下水面的位置2;③取出量筒,向小烧杯中注水,直到水面达到2位置为止;把量筒中的小陶瓷片取出,然后将小烧杯中的水倒入量筒,直到液面达到1位置为止;④读出量筒中水的体积V1,这就是小陶瓷片排开水的体积;⑤把小陶瓷片放入量筒中,读出水与小陶瓷片的体积V2;ρ=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{1}}{{V}_{2}-{V}_{1}}$.

点评 本题是测量物体密度的实验,考查了量筒、天平的使用和读数及密度的计算,考查了等效替代法的应用、设计实验测陶瓷的密度,难度较大,应用阿基米德原理及重力与质量的关系求出质量、用排水法求出体积,是正确解题的关键.

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