题目内容

13.小明和小聪学完密度的知识后,向测量自己带的牛奶的密度(如图甲),他们从老师那借来了实验器材,分别设计了不同的方法进行测量.

(1)小明利用天平(含砝码)、量筒、烧杯测量牛奶的密度过程如下:
①将天平放在水平桌面上,游码放在标尺零刻度线,调节平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,这时横梁平衡.
②在烧杯中倒入适量的牛奶,用天平测出烧杯和牛奶的总质量为162.6g;
③将烧杯中的牛奶的一部分倒入量筒中,如图乙,则量筒内牛奶的体积是80cm3;
④再用天平测出烧杯和剩余牛奶的质量,砝码和游码的示数如图丙;则量筒中牛奶的质量为86.4g;
⑤经过计算可知,牛奶的密度为ρ=1.08×103kg/m3.
(2)小聪认为小明的方法太麻烦,他只向老师借了长刻度尺和圆柱形水槽(已知水槽的底面积为S)测量牛奶的密度,请将她的实验过程补充完整.
①将整袋牛奶放在装有水的水槽中,用刻度尺测出水槽中水的深度h1;
②试管内倒入一定量的水,在试管壁上标记出水面位置.当试管再次直立于水中漂浮时,用刻度尺测出水槽中水面到试管底部的距离记为h2;
③试管内倒入一定量的液体至标记处放入水中,当试管再次直立于水中漂浮时,用刻度尺测出水槽中水面到试管底部的距离记为h3;
④计算出牛奶密度的表达式ρ=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}}$•ρ水.(用字母表示)

分析 (1)①调节天平前,将天平置于水平桌面上,游码归零后,横梁哪端高平衡螺母向哪端调;
③看清量筒的分度值和量程,读出示数;
④物体的质量等于砝码质量与标尺示数的和,看清标尺的分度值,读出示数加上砝码质量数就为烧杯和剩余牛奶的质量;
⑤利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求出牛奶的密度.
(2)试管漂浮在水面上,试管受到的浮力等于试管排开水的重力.
当试管中倒入水,试管和水受到的总浮力等于试管此时排开水的重力.
当试管中倒入某液体,试管和液体受到的总浮力等于试管此时排开水的重力.
试管中倒入液体时,可以倒入液体与水体积相等,这样建立水和液体的等量关系,利用密度公式解题.

解答 解:(1)①将天平放在水平台面上,把游码移到标尺的零刻线处;图甲,指针偏左,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;
③如图乙所示,量筒的分度值为2mL,则量筒中牛奶的体积为80cm3;
④烧杯和牛奶的总质量m1=162.6g;烧杯和剩余牛奶的质量m2=50g+20g+5g+1.2g=76.2g,
量筒中牛奶的质量为m=m1-m2=162.6g-76.2g=86.4g,
⑤牛奶的密度为:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{86.4g}{80c{m}^{3}}$=1.08g/cm3=1.08×103kg/m3,
(2)已知水槽的底面积为S,牛奶的体积V=Sh3.
试管漂浮在水面上,试管受到的浮力等于试管排开水的重力,所以G'=F'浮=ρ水gSh1--①
当试管中倒入牛奶,试管和牛奶受到的总浮力等于试管此时排开水的重力,所以G'+G=F浮=ρ水gSh2--②
②-①得,G=ρ水gS(h2-h1),
所以牛奶的质量m=$\frac{G}{g}$=ρ水S(h2-h1),
牛奶的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}S({h}_{2}-{h}_{1})}{S{h}_{3}}$=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}}$•ρ水.
故答案为:(1)①零刻度线;平衡螺母;③80;④86.4;⑤1.08×103;
(2)②试管内倒入一定量的水,在试管壁上标记出水面位置.当试管再次直立于水中漂浮时,用刻度尺测出水槽中水面到试管底部的距离记为h2;
③试管内倒入一定量的液体至标记处放入水中,当试管再次直立于水中漂浮时,用刻度尺测出水槽中水面到试管底部的距离记为h3;
④$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}}$•ρ水.

点评 此题考查的是利用漂浮法测量液体的密度,测量液体密度时一定要想法测量液体的质量和体积,然后利用密度公式求解密度.

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