Question

18．小刚为了测量不规则矿石的密度，做了如下实验：

（1）将天平放在水平桌面上，移动游码至标尺左端零刻度后，发现指针摆动幅度如图甲所示、此时应将横梁平衡螺母向左侧调节，横梁平衡后进行测量，结果如图乙所示，矿石的质量为27 g．
（2）在量筒中注入15mL水，系上细线后将矿石放入量筒，水面位置如图丙所示，矿石的体积为10cm³．
（3）根据以上数据算得矿石的密度为2.7×10³kg/m³．
（4）假如矿石有吸水性，则所测矿石的密度比真实值大（大/小）．
（5）对具有吸水性物质的体积测量提出一种改进方法．用排沙法．

Answer 1

分析 （1）天平使用前的调节：若指针左偏，向右调平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处；
（2）量筒中两次液面的体积差就是矿石的体积进行计算；
（3）根据密度的计算公式ρ=$\frac{m}{V}$计算出矿石的密度；
（4）假如矿石有吸水性，测量出矿石的体积变小，根据密度计算公式判断测量出矿石的密度变化；
（5）吸水性的多用排油法或排沙法，若用排水法，需算吸水的体积等（本题就要考虑吸水体积）．

解答 解：（1）天平首先要放在水平桌面上，将游码拨到标尺左端的零刻度线处．调节天平在水平面上平衡时要将平衡螺母向指针偏转的相反方向调节，指针向右侧摆动的幅度大一些，所以应向左调节平衡螺母．
图乙中天平标尺的分度值为0.2g，矿石的质量=砝码+游码．矿石的质量为20g+5g+2g=27g．
（2）量筒中水的体积V_水=15cm³，图丙中矿石和水的总体积V_总=25cm³，故矿石的体积V=V_总-V_水=25cm³-15cm³=10cm³
（3）矿石的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{27g}{10c{m}^{3}}$=2.7g/cm³=2.7×10³kg/m³，
（4）若矿石具有吸水性，所以在测量过程中，质量是准确的；但在测量体积时，原来量筒中水的体积是不变的，当放进该物体，由于吸水性导致水减少一部分，使得量筒中液面上升的幅度变小，故测得的体积会偏小，根据公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，此时测得的密度值应该是偏大的；
（5）用排沙法，（或放入水中吸足了水后，再用排水法测体积，也可以用工具裁切一块规则的矿石，用刻度尺测出其长、宽、高，再求出其体积）．
故答案为：（1）水平；左；27；（2）10；（3）2.7×10³；（4）大；（5）用排沙法．

点评 学会分析固体和液体密度测量的方法，并且能分析测量值偏大和偏小的原因，分析测量值偏大还是偏小是个难点．学习中不仅要掌握测固体密度的基本方法，还要灵活解决各种测固体体积的方法．