Question

4．小明用天平和量筒测量一颗荔枝的密度（g=10N/kg）．
（1）他将天平放在水平桌面上，调节游码至0刻度线处．天平的指针如图甲所示，他应该向右旋动平衡螺母，直到天平平衡．测荔枝质量时，当右盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示，天平平衡，则荔枝的质量为16.2g．
（2）测荔枝体积时，小明把自己喝剩的饮料倒入量筒中，读出体积为30ml，将荔枝放入量筒内的饮料中时，发现荔枝漂浮，此时量筒中液面所对的刻度为46ml，则荔枝所受浮力为0.162N．小明又用细铁丝将荔枝压入饮料中（如图丙），此时液面所对刻度为48cm³，则所测荔枝的密度为0.9g/cm³．
（3）当荔枝浸没在饮料中时，发现荔枝上粘有气泡，则测得荔枝的密度值偏小．（选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”）．
（4）如果忽略数据的误差，利用刚才测出的数据也能计算出饮料的密度，请你计算出饮料的密度为1.01g/cm³（结果保留两位小数）．

Answer 1

分析 （1）首先将天平放在水平桌面上，将游码拨到标尺左端的零刻度线处；
天平的调平：指针左偏右调、右偏左调；
读出标尺的分度值，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；
（2）根据漂浮时浮力与重力相等的特点得出荔枝所受的浮力；
根据荔枝完全浸没后水面示数的变化得出荔枝的总体积，最后由密度公式得出荔枝的密度；
（3）根据质量或体积的测量值偏差得出结论；
（4）根据阿基米德原理结合上面的浮力大小得出饮料的密度．

解答 解：（1）将天平放在水平桌面上，调节游码至标尺左端的零刻度线处；
由图甲知，指针偏左，应向右调节平螺母使横梁平衡；
由图乙知，标尺的分度值为0.2g，荔枝的质量m=10g+5g+1.2g=16.2g；
（2）由于荔枝漂浮，所以F_浮=G=mg=16.2×10^-3kg×10N/kg=0.162N；
由图丙知，汽水和荔枝的总体积为48ml=48cm³；
荔枝的体积V=48cm³-30cm³=18cm³；
荔枝的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{16.2g}{18c{m}^{3}}$=0.9g/cm³；
（3）荔枝上沾有许多气泡，则所测体积偏大，由ρ=$\frac{m}{V}$可知，所测密度偏小；
（4）由题意知，荔枝漂浮时，排开饮料的体积V_排=46cm³-30cm³=16cm³；
由F_浮=ρ_液gV_排可得，汽水的密度ρ_饮料=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.162N}{10N/kg×16×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=1.01×10³kg/m³=1.01g/cm³．
故答案为：（1）0刻度线处；右；16.2；（2）0.162；48；0.9；（3）偏小；（4）1.01．

点评 本题是测量固体密度的实验，考查了天平的使用、密度的计算，同时涉及到了与浮力有关的知识，考查全面涉及面广．