Question

20．如图所示，课外兴趣小组的同学们借来天平、量简、烧杯，准备测量某种液体的密度．同学们将天平放在水平桌面上，把游码移至标尺左端的零刻度处，观察到指针的偏转情况如图甲所示，此时却意外发现平衡螺母缺失．
（1）聪明的小华取来弹簧测力计、一小石块和细线进行了如图乙所示的操作：
a．将小石块浸没在待测液体中，记下量筒对应的刻度V₁和弹簧测力计的示数F₁；
b．读出量筒中待测液体的体积V₂；
c．将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下，记下测力计的示数F₂．
①使用弹簧测力计前，应检査指针是否指在零刻度线．
②为了较准确地测量液体的密度，图中合操作顺序应为cba或bca（填对应的字母代号）
③小石块浸没在待测液体中时，排开液体的重力G=F₂-F₁，待测液体的密度为ρ_液=$\frac{{F}_{2}-{F}_{1}}{（{V}_{1}-{V}_{2}）g}$（均用已知物理量或题中已给物理量的符号表示）
（2）小明认为不需要增加其他实验器材，仍可测出液体的密度，设计的步骤如下：
a．首先将空烧杯放在天平的左盘，在右盘添加砝码并移动游码，使天平横梁平衡．
b．读出右盘中砝码的总质量加上游码对应的刻度值为m₀；
c．左盘烧杯中加入待测液体，在右盘中继续添加砝码并移动游码，直至天平重新平衡，读出砝码总质量加上游码对应的刻度值为m₁；
d．则待测液体的质量m=m₁-m₀；
e．利用量筒测出对应液体的体积，即可算出待测液体的密度．

Answer 1

分析 解答此题的关键应掌握以下几点：
（1）弹簧测力计使用应注意的事项；为了减小实验过程中的误差，应使实验顺序排列尽量合乎情理；
采用阿基米德原理分析；利用称重法求石块全浸入液体中受到液体的浮力，石块浸没在待测液体中时，V_排=V_石，再利用F_浮=ρ_液gV_排公式变形可求得液体的密度．
（2）根据天平的正确使用方法和文中所给上下文的内容揣摩其意思补全实验过程是解题的关键．

解答 解：
（1）①使用前必须检查指针是否指在零刻度线上，如果指针没有对准零刻度线，需要校零；
②为了较准确地测量液体的密度，减小实验过程中的误差，应先测出小石块在空气中的弹簧测力计的读数，然后把小石块浸没在待测液体中，读出弹簧测力计的读数，这样可减少量筒中液体的损失，图中合理的操作顺序应为：
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下，记下测力计示数F₂（或b、读出量筒中待测液体的体积V₂）；
b、读出量筒中待测液体的体积V₂（或c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下，记下测力计示数F₂）；
a、将小石块浸没在待测液体中，记下弹簧测力计示数F₁和量筒中液面对应的刻度V₁．
所以图中合理操作顺序应为：cba或bca；
③根据阿基米德原理和利用称重法求出排开液体的重力G=F_浮=F₂-F₁；
小石块浸没在待测液体中时，V_排=V_石=V₁-V₂，
由F_浮=ρ_液gV_排可得待测液体的密度：ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{{F}_{2}-{F}_{1}}{（{V}_{1}-{V}_{2}）g}$；
（2）根据天平的正确使用方法和上下文可知，空格处应填：
a、添加砝码并移动游码；
b、读出右盘中砝码的总质量加上游码对应的刻度值为m₀；
c、右；
d、待测液体的质量m等于左盘中烧杯和待测液体的总质量m₁减去空烧杯的质量m₀，即m=m₁-m₀．
故答案为：
 （1）①零刻度线；   ②cba或bca；  ③F₂-F₁；   $\frac{{F}_{2}-{F}_{1}}{（{V}_{1}-{V}_{2}）g}$；
（2）a、添加砝码并移动游码；b、读出右盘中砝码的总质量加上游码对应的刻度值为m₀；
       c、右；  d、m₁-m₀．

点评 本题考查了天平和弹簧测力计的使用方法、阿基米德原理、量筒的使用，要求用好称重法测浮力、排水法测体积．考查了学生的实验操作能力．本题有一定的难度，既考查了常规的密度测量方法，又考查了利用阿基米德原理和浮力的知识间接测量密度，重点是利用称重法求浮力的大小．