Question

16．小明在创新活动中利用一个质量为50g的透明塑料桶、100g的秤砣（钩码）和一根质量可忽略不计的木棒等器材设计了如图所示的装置用于测量液体密度．
（1）要制作完成这个密度秤，除了已给出的器材外，小明还必须要使用的一种测量仪器是刻度尺．
（2）小明在塑料桶50mL处做好标记，使用时只要把相应体积的待测液体倒入小桶中，就能通过移动秤砣的位置，从木棒上对应的刻度读出液体的密度值．若已知塑料桶在点O（密度秤拉环所在位置）左侧10cm，则这个密度秤的零刻度线在点O右侧5cm．
（3）小明往小桶中倒入某种液体至标记处，然后移动秤砣直至木棒水平平衡，测量发现秤砣到O点距离为11cm，则秤砣所在的位置应标为1.2×10³kg/m³．（4）小明发现由于木棒长度有限，这个秤的量程太小，请你在不更换木棒的条件下帮他想个办法，扩大量程增大秤砣的质量．

Answer 1

分析 知道“密度秤”的实质是一个不等臂的杠杆，从杠杆平衡条件的角度可对其设计、使用等问题做出解答．

解答 解：（1）“密度秤”的实质是一个不等臂的杠杆，在测量过程中要用到杠杆的平衡条件，因此，需要一把刻度尺来测量杠杆的力臂；
（2）透明塑料桶的质量为50g，秤砣的质量为100g，左侧的力臂为10cm，
则杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得：
动力是阻力的二倍，则动力臂是阻力臂的二分之一，即这个密度秤的零刻度线在点O右侧5cm．
（3）设液体的质量为m，
根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂得，
（50g+m）×10N/kg×10cm=100g×10N/kg×11cm，
解得，液体的质量m=60g，
则液体的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{60g}{50c{m}^{3}}$=1.2g/cm³=1.2×10³kg/m³．
（4）根据杠杆的平衡条件，在不增大动力臂的情况下，要想增大密度秤的量程，可以增大动力，即增大秤砣的质量．
故答案为：（1）刻度尺；
（2）右；5；
（3）1.2×10³；
（4）增大秤砣的质量．

点评 把握密度秤的实质是利用了杠杆的平衡条件，能从杠杆的角度对这一工具进行分析是解答的关键．