题目内容

14.如图,在“用天平和量筒测量矿泉水密度”实验中,小明的实验步骤如下:

①用调节好的天平测出空烧杯质量m1=33.6g;
②如图甲,在量筒中倒入适量矿泉水,读出矿泉水的体积V=30cm3;
③如图乙,将量筒中矿泉水全部倒入烧杯中,测出矿泉水和烧杯总质量m2=63g;
(1)请在实验步骤②、③中填写出测量出的体积与质量;
(2)根据测量的数据,求得所测矿泉水的密度为0.98g/cm3.
(3)以上操作由于无法将矿泉水从量筒中倒尽,测出的矿泉水密度较真实值偏小(填“偏大“或“偏小”).经过思考,小明在仍用步骤①、②的基础上,只对步骤③进行改进,适当提高了测量结果的准确性.
改进后的步骤③分为两步,请你写出改进内容:
a.将量筒中部分矿泉水倒入烧杯中,读出量筒中剩余水的体积V2
b.测出倒出部分矿泉水与烧杯的总质量m3.
则矿泉水密度的表达式ρ矿泉水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{V-{V}_{2}}$(测量数据用步骤中的字母表示).

分析 根据天平的两次测量,算出量筒中矿泉水的质量为m,再读出量筒中矿泉水的体积V,用ρ=$\frac{m}{V}$算出矿泉水的密度.
用量筒测出矿泉水的体积V后,再将量筒中的矿泉水倒入烧杯中测质量时,量筒中的矿泉水倒不净,所以倒入烧杯中的矿泉水比量筒中体积为V的矿泉水质量要少.
为了减小误差,可将量筒中部分矿泉水倒入烧杯中,测出矿泉水和烧杯的总质量m2,再读出量筒中剩余水的体积V2,我们利用倒入烧杯中的那部分矿泉水的质量和体积求出其密度.
根据天平的两次测量,算出量筒中矿泉水的质量为m,再读出量筒中矿泉水的体积V,用算出矿泉水的密度.

解答 解:(1)图甲,在量筒中倒入适量矿泉水,读出矿泉水的体积V=30mL=30cm3;
如图乙,将量筒中矿泉水全部倒入烧杯中,测出矿泉水和烧杯总质量m2=50g+10g+3g=63g;
(2)根据测量的数据,所测矿泉水的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{63g-33.6g}{30c{m}^{3}}$=0.98g/cm3.
(3)本实验的主要问题是量筒壁粘矿泉水,使测出的烧杯中的矿泉水质量偏小,根据ρ=$\frac{m}{V}$算出的矿泉水密度偏小;
为了减小误差,可将步骤(3)改为两步:
a先将量筒中部分矿泉水倒入烧杯中,读出量筒中剩余水的体积V2;
b测出倒出部分矿泉水与烧杯的总质量m3;
则倒入烧杯中的矿泉水的质量m′=m3-m1,倒入烧杯中的矿泉水的体V′=V-V2,
所以矿泉水的密度:ρ′=$\frac{m′}{V′}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{V-{V}_{2}}$.
故答案为:②30;③63;(2)0.98;(3)偏小;a、将量筒中部分矿泉水倒入烧杯中,读出量筒中剩余水的体积V2;b、$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{V-{V}_{2}}$.

点评 本实验还有一种减小误差的方法:先用天平测出烧杯矿泉水的总质量m1,再将烧杯中的部分矿泉水倒入量筒测出体积为V,并读出剩余矿泉水和烧杯的质量m2,即可求得矿泉水密度.

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