Question

6．小明想筛选出饱满的种子，配置了一定浓度的盐水，他想知道盐水的密度，于是他用天平和量筒做了如下实验
（1）把天平放在水平台上，将游码拨到标尺左端的零刻线处后，发现指针指在分度盘的右侧，要使横梁平衡，应将平衡螺母向左（选填“右”或“左”）调．
（2）用天平测出空烧杯的质量为17g，在烧杯中倒入适量的盐水，测出烧杯和盐水的总质量如图甲所示，将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，盐水的体积如图乙所示，则烧杯中盐水的质量为45g，盐水的密度为1.125×10³kg/m³．
（3）小明用这种方法测出的盐水密度会偏大．（选填“偏大”或“偏小”）
（4）小明发现混杂在种子中的小石块也同饱满的种子一起沉入了盐水底部，他想尽快知道石块的密度究竟有多大，就选了一块大小合适且与其材质相同的石块，小明通过奇思妙想利用图甲所示的天平状态，按以下的步骤测出了石块的密度．请你将步骤补充完整．
①用细线栓着石块浸没在盐水中（石块未接触烧杯底且盐水未溢出），天平的读数增大了△m₁；?
②将石块缓慢沉入烧杯底部，放开细线，，天平的读数再增大了△m₂；
③石块密度的表达式是$\frac{△{m}_{1}+△{m}_{2}}{△{m}_{1}}$•ρ_盐水（用△m₁，△m₂及盐水密度ρ表示）．

Answer 1

分析 （1）天平是测量物体质量的工具，使用之前要进行调节：把天平放在水平桌面上，游码与标尺左端的0刻度线对齐，调节平衡螺母使指针指在分度盘的中央．
（2）读取量筒中液体的体积时，首先要明确量筒的分度值，读数时视线与液面最凹处相平；
已知烧杯和盐水的质量，烧杯的质量，可以得到烧杯中酱油的质量；已知盐水的质量和体积，利用公式ρ=$\frac{m}{V}$得到盐水的密度．
（3）小明的方案中“把烧杯内的盐水全部倒入量筒内”会使得盐水不能全部倒入量筒内，从而使密度出现很大的误差．
（4）用细线栓着石块浸没在盐水中，盐水给石块浮力，石块给盐水一个反作用力，所以天平的示数增大，求出石块的体积；
让石块浸没在烧杯底部，不是细线拉力作用，此时天平增大的总示数等于石块的质量；
根据石块的质量和体积求出其密度．

解答 解：
（1）天平使用前要先放，把天平放在水平台上，游码放到零位．然后调平，调平时指针偏右需要把橫梁两端的平衡螺母向左调节．直至指针指在分度盘的中央．
（2）量筒的分度值为2cm³，量筒中盐水的体积为V=40cm³；
在天平的标尺上，1g之间有5个小格，一个小格代表的质量是0.2g，即天平的分度值为0.2g；
烧杯和盐水的总质量是m₁=50g+10g+2g=62g；
空烧杯的质量为m₂=17g，
烧杯中盐水的质量为m=m₁-m₂=62g-17g=45g，
盐水的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{45g}{40c{m}^{3}}$=1.125g/cm³=1.125×10³kg/m³．
（3）小明不可能把烧杯内的盐水全部倒入量筒内，导致测量的盐水的体积偏小，由公式ρ=$\frac{m}{V}$知：密度测量结果偏大．
（4）根据①可知，F_浮=△m₁g=ρ_盐水gV_排，所以V=V_排=$\frac{△{m}_{1}}{{ρ}_{盐水}}$；
②要测量石块的质量，需将石块缓慢沉入烧杯底部，放开细线，读出天平增大的示数△m₂；
则石块的质量m=△m₂+△m₁；
石块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{△{m}_{1}+△{m}_{2}}{\frac{△{m}_{1}}{{ρ}_{盐水}}}$=$\frac{△{m}_{1}+△{m}_{2}}{△{m}_{1}}$•ρ_盐水．
故答案为：（1）左；（2）45；1.125×10³；（3）偏大；（4）将石块缓慢沉入烧杯底部，放开细线；$\frac{△{m}_{1}+△{m}_{2}}{△{m}_{1}}$•ρ_盐水．

点评 测量液体密度时，只有量筒没有天平，可以采用被测液体和水的质量相同进行测量；只有天平没有量筒，可以采用被测液体和水的体积相同进行测量．酱油体积的测量是本实验的难点，巧妙地利用等效替代法，是解决此题的关键．