题目内容

16.小华和父母周末去嘉陵江边踏青时捡到了一块漂亮的石块,小华想测量石块的密度,于是他按如下步骤开始实验.

(1)把天平放在水平桌面上,将游码移到零刻度处后,看到指针如图A所示,他应该向右(左/右)调节平衡螺母使天平平衡.
(2)用调节好的天平测量石块的质量,所用砝码的个数和游码的位置如图B所示,则石块的质量m0=32g.
(3)他发现石块放不进量筒,于是改用如图C所示的方法测量石块的体积:
a.往烧杯中加入适量的水,把石块浸没,在水面到达的位置上作标记,然后取出石块;
b.先往量筒装入40mL的水,然后将量筒的水缓慢倒入烧杯中,让水面到达标记处,量筒里剩余水的体积如图D所示,石块的体积为14cm3.
(4)用密度公式计算出石块的密度ρ约为2.29×103kg/m3.
(5)根据以上步骤,你认为小华同学测出的石块密度值偏小(选填“偏大”或“偏小”)
(6)小华又想到了另一种更准确测量石块体积的办法:
a.将一个大烧杯,用木块支起来,如图E所示做一个溢水杯,并注满水;
b.取一小烧杯,用天平称出其质量m1;
c.如图F所示,用细绳拴住石块,让它慢慢浸入水中,用小烧杯盛溢出的水,直到石块完全浸没不再有水溢出后,称出小烧杯和溢出水的总质量是m2.
根据以上所测物理量的符号,写出石块的密度的表达式ρ=$\frac{{m}_{0}{ρ}_{水}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$.
(7)如果小华在用第二种方法测密度时,大烧杯里面没有加满水,你认为小华同学测出的石块的密度值偏大(选填“偏大”或“偏小”).

分析 (1)天平使用前的调节:指针左偏右调,右偏左调;
(2)物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值;
(3)在进行量筒的读数时,视线应与液面的凹地相平;
(4)根据ρ=$\frac{m}{V}$求石块的密度;
(5)分析测量过程中质量和体积的误差,得出密度的测量误差;
(6)根据排水法可知石块体积,根据密度公式计算出石块的密度表达式;
(7)分析测量过程中质量和体积的误差,得出密度的测量误差.

解答 解:(1)由图A知,天平的指针偏左,他应该向右调节平衡螺母使天平平衡.
(2)由图B知,则石块的质量m0=20g+10g+2g=32g.
(3)由图D知,量筒的分度值为2mL,剩余水的体积为36mL,由题意知,石块的体积等于倒入烧杯中水的体积,则V=V水=40mL-26mL=14mL=14cm3.
(4)则石块的密度ρ=$\frac{{m}_{0}}{V}$=$\frac{32g}{14c{m}^{3}}$=2.29g/cm3=2.29×103kg/m3.
(5)根据以上步骤,当将石块从水中拿出时会沾有水,所以体积的测量会偏大,根据ρ=$\frac{m}{V}$可知,测出的石块密度值偏小.
(6)排出水的质量为m=m2-m1,则石块的体积V=V水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$,
石块的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{0}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{0}{ρ}_{水}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$
(7)如果小华在用第二种方法测密度时,大烧杯里面没有加满水,则排出水的体积小于石块的体积,则体积测量偏小,根据ρ=$\frac{m}{V}$可知,测出的石块密度值偏大.
故答案为:(1)右;(2)32;(3)14;(4)2.29×103;(5)偏小;(6)ρ=$\frac{{m}_{0}{ρ}_{水}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$;(7)偏大.

点评 本题考查天平的使用、量筒的读数、密度的计算,要掌握题目中用等效替代法测量石块体积的方法.

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