题目内容

9.李亮同学想测量一个正方体小木块的密度,他利用天平、烧杯、适量的水、细针等器材,经过思考,想出了如下的实验方法.
(1)他将天平放在水平面上,当调节天平横梁平衡时,将游码移至标尺左端的0刻线处,发现指针位置如图甲所示,他应向右 (左、右)旋动平衡螺母,使天平平衡.李亮调节好天平,按照以下步骤继续实验:
①将测量小木块质量时的情景如图乙所示,其中违反操作规定的是将物体放在天平的右盘里,砝码放在左盘里;则小木块的实际质量为22.8 g.
②将玻璃杯中装满水,用细针缓慢地将木块压入使之完全浸没水中,测出溢出水的质量为30g,则小木块的
体积为30cm3;
③计算出小木块的密度是0.76×103kg/m3.
在交流讨论中,由于木块具有吸水性,则他所测量的密度值比真实值偏大.
(2)受李亮实验的启发,小丽只用烧杯、适量水,又找来一把刻度值,不用天平也测出了木块的密度.请将下列测量步骤补充完整.
①用刻度值测出正方体木块的边长L
②将小木块缓慢地放入盛有适量水的烧杯中,待木块静止时,用刻度尺测出木块浸入的深度h
③小木块密度表达式ρ木=$\frac{h}{L}$ρ水(用字母表示)

分析 (1)天平调平衡时,按照“左偏右调”的原则进行;
①称量物体质量时,要将物体放在天平的左盘里,用镊子在右盘里加减砝码移动游码使横梁恢复平衡.左盘中物体的质量等于右盘中物体的质量与游码示数之和,据此求小木块的实际质量;
②小木块的体积等于溢出水的体积,利用密度公式求解;
③利用密度公式求小木块的密度;由于木块具有吸水性,所以测出的体积等于木块的体积减去所吸入的水的体积,测量值偏小,由ρ=$\frac{m}{V}$可知他所测量的密度值比真实值偏大;
(2)先用刻度值测出正方体木块的边长L,可求求出其体积;再将小木块缓慢地放入盛有适量水的烧杯中,待木块静止时,用刻度尺测出木块浸入的深度h,可求排开水的体积,利用阿基米德原理求受到的浮力,而浮力等于木块重力,可求木块质量,再利用密度公式求木块的密度.

解答 解:
(1)当天平指针指向分度盘的左侧时,要向右移动平衡螺母;
①称量物体质量时,要将物体放在天平的左盘里,用镊子在右盘里加减砝码移动游码使横梁恢复平衡.
而在此题的图示中是将物体放在天平的右盘里,砝码放在左盘里,故这是错误的地方.
左盘中物体的质量等于右盘中物体的质量与游码示数之和,即m砝码=m木+m游;
所以小木块的实际质量m木=m砝码-m游=25g-2.2g=22.8g;
②小木块的体积V木=V排=V溢=$\frac{{m}_{溢}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{30g}{1g/c{m}^{3}}$=30cm3;
③小木块的密度ρ木=$\frac{{m}_{木}}{{V}_{木}}$=$\frac{22.8g}{30c{m}^{3}}$=0.76g/cm3=0.76×103kg/m3;
由于木块具有吸水性,所以测出的体积等于木块的体积减去所吸入的水的体积,测量值偏小,由ρ=$\frac{m}{V}$可知他所测量的密度值比真实值偏大;
(2)实验步骤:
①用刻度值测出正方体木块的边长L.
②将小木块缓慢地放入盛有适量水的烧杯中,待木块静止时,用刻度尺测出木块浸入的深度h;
计算:
正方体木块的体积V=L3,
正方体木块的底面积S=L2,
因为木块漂浮在水面上受到的浮力等于重力,所以G=F浮=ρ水gV排=ρ水gL2h,
木块的质量:m=ρ水L2h,
木块的密度:
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}{L}^{2}h}{{L}^{3}}$=$\frac{h}{L}$ρ水.
故答案为:
(1)右;
①将物体放在天平的右盘里,砝码放在左盘里;22.8;
②30;
③0.76×103;大;
(2)①正方体木块的边长L;
②用刻度尺测出木块浸入的深度h;
③$\frac{h}{L}$ρ水.

点评 本题考查了密度公式的计算和阿基米德原理的应用,(2)小题用漂浮条件和阿基米德原理测量木块的质量,这是本题的关键,本题难点!

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