Question

4．下面是用天平和量筒做“测盐水密度”的实验．
（1）调节天平平衡时，先将天平放在水平台上，将游码移至标尺左端的零刻度线处，若发现指针的位置如图甲所示，则应将平衡螺母向右调节，直到天平平衡．
（2）小聪用调节好的天平测量烧杯质量时，右盘中所加砝码和游码位置如图乙所示，则小聪所用烧杯的质量为32.4g．
（3）下表分别是小聪、小明、小玲、小莉所设计和进行实验的过程（表中的图只是实验步骤示意图，图中示数并不是实际测量数据）．这四位同学所测的均为同一种盐水．

设计实验者	实验操作顺序			计算盐水密度的表达式
	步骤1	步骤2	步骤3
小聪	把盐水倒入量筒中测量出体积V	用天平测量出烧杯质量m1	把量筒中盐水倒入烧杯中，测量盐水和烧杯总质量m2
小明	用天平测量出烧杯质量m1	把盐水倒入烧杯中，测量盐水和烧杯总质量m2	把烧杯中的盐水倒入量筒中测量出体积V
小玲	把盐水倒入烧杯中，测量盐水和烧杯总质量m1	把烧杯中的盐水倒入量筒中测量出体积V	用天平测量出烧杯质量m2
小莉	把盐水倒入烧杯中，测量盐水和烧杯总质量m1	把烧杯中的部分盐水倒入量筒中测量出体积V	用天平测量出剩余盐水和烧杯总质量m2

①在设计实验时，四位同学都没有写出计算盐水密度的表达式．请你根据小莉的实验步骤写出她计算盐水密度的表达式：ρ_盐水=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$．
②在对实验结果进行分析论证时，老师发现四位同学中有两位同学的实验结果很接近，而另两位同学的实验结果差别较大．老师指出，实验结果相近的两位同学的数据是较准确的，而另两位同学的结果差别大的主要原因是实验操作顺序不正确引起的．请你分析指出由于操作顺序不正确而导致实验结果偏大的是小明，实验结果偏小的是小聪．（选填“小聪”、“小明”、“小玲”、“小莉”）

Answer 1

分析 （1）把天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻度．在调节天平时，应向指针偏转的对侧移动平衡螺母，靠观察指针在分度盘的位置确定是否平衡；
（2）物体的质量等于砝码的质量与游码对应的刻度值的和；
（3）根据砝码和游码对应的刻度值计算物体的质量．

解答 解：（1）根据托盘天平的使用规则可知，托盘天平要放在水平台上，将游码移到标尺左端的零刻度线处；
然后通过调节平衡螺母使横梁平衡，当指针指向分度盘的左侧时，要向右移到平衡螺母；
（2）左盘中物体的质量等于砝码的质量加上游码所对的刻度值，所以物体的质量为32.4g．
（3）小莉的实验中，量筒中盐水的质量m=m₁-m₂，
盐水密度的表达式：ρ_盐水=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$；
小聪是先测量液体的体积，再测量空烧杯的质量，再测量空烧杯和液体的总质量，此种做法方会使一部分液体留在量筒壁，从而使测出的液体的质量偏小，根据ρ=$\frac{m}{V}$可知密度会偏小；
小明是先测量空烧杯的质量，再测量空烧杯和液体的总质量，再测量液体的体积，此种做法方会使一部分液体留在烧杯壁，从而使测出的液体的体积偏小，根据ρ=$\frac{m}{V}$可知密度会偏大；
小玲和小莉是先测量烧杯与液体的总质量，再将全部（或部分）液体倒入量筒中，读出液体的体积，再测量烧杯（或剩余液体和烧杯）的总质量，此种做法方就避免了液体残留在烧杯内壁上的问题，减小了误差．
故答案为：（1）水平台；右；（2）32.4；（3）①$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$；②小明；小聪．

点评 本题考查托盘天平的使用和读数．同时考查液体密度的几种测量方案，让学生分析辨别，使学生明确烧杯壁粘液体而带来的实验误差，从而锻炼了学生思维能力，是一好题．