Question

5．小光和小红同学在实验室里测某种矿石的密度．选用天平、量筒、矿石样品、细线、烧杯和水进行实验．
（1）调节天平平衡：将天平放在水平台上，把游码移到标尺左端的“0”处，发现指针指在分度盘的右侧，为了使横梁平衡，应将平衡螺母向左（选填“右”或“左”）调．
（2）天平调节好后，小光将测量矿石的质量时，用镊子进行加减砝码，最后砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示．接着，他利用量筒和水测量矿石样品的体积，量筒中放入矿石样品前后，水面静止时的位置如图乙所示．通过以上测量可知，矿石样品的质量为63g，体积为20cm³，密度为3.15×10³kg/m³．
（3）小红想：如果不用量筒，能否测出矿石样品的体积呢？
她找来一个盛满水的溢水杯（图丙）和一个空的小烧杯，测出了矿石样品的体积．请将小红的实验步骤补充完整，写出矿石样品体积的表达式．（用所测物理量表示，水的密度为ρ_水）实验步骤：
①用天平测出空烧杯的质量m₁；
②将矿石浸入溢水杯中，用空烧杯接住溢出的水；
③测出水和烧杯的总质量m₂，求出排开水的质量m；
矿石样品体积的表达式V_矿石=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$．

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）称量时，物体放在左偏，砝码放在右盘，通过增减砝码和移动游码使天平重新平衡，左盘物体的质量等于等于右盘砝码的质量加上游码对应的刻度值；
（3）利用溢水杯可测出矿石排开水的质量，求出矿石排开水的体积，即为矿石的体积．

解答 解：（1）将天平放在水平台上，把游码移到标尺左端的“0”处，天平指针偏向分度盘的右侧，为使天平平衡，应向左调节平衡螺母．
（2）测量矿石的质量时，用镊子进行加减砝码；
由图甲所示可知，标尺的分度值为0.2g，矿石的质量：m=50g+10g+3g=63g；
矿石的体积：V=80mL-60mL=20mL=20cm³，
矿石的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{63g}{20c{m}^{3}}$=3.15g/cm³=3.15×10³kg/m³．
（3）在没有量筒的情况下，可通过溢水杯和天平、空烧杯测量矿石的体积：
①用天平测出空烧杯质量m₁；
②将矿石浸入溢水杯中，用空烧杯接住溢出的水；
③测出水和烧杯的总质量m₂，求出排开水的质量m．
矿石样品的体积：V_矿石=V_排水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$．
故答案为：（1）水平台；左；（2）镊子；63；20；3.15×10³；
（3）②将矿石浸入溢水杯中，用空烧杯接住溢出的水；③测出水和烧杯的总质量m₂，求出排开水的质量m；$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$．

点评 在本题的实验中，提供了两种不同的测量固体体积的方法，尤其是对于矿石体积的测量，我们可以用量筒，也可以借助溢水杯来完成，有一定的借鉴意义．