Question

17．一次实验课上，老师提供给同学们下列器材：一架已调节好的天平（无砝码）、两只完全相同的烧杯、一只量筒、水、滴管等．要求用上述器材来测定一个合金块的密度．小明同学设计好实验方案后，进行了如下操作：
（1）将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘内，把合金块放入左盘烧杯中；
（2）向右盘烧杯中缓缓倒水，再用滴管调节，直至天平平衡；
（3）将烧杯内水倒入空量筒中，测出水的体积（如图中a图所示）；
（4）用细线拴好合金块，将其放入图a的量筒内，测出水和合金块的总体积（如图中b图所示）；
（5）记录数据，计算合金块的密度．则①合金块的质量=60g；合金块的体积=20 cm³；合金块的密度=3×10³kg/m³．②在读数无误的情况下，小明测出的合金块密度值与真实值相比偏小（填“偏大”或“偏小”），产生这一误差的主要原因是将右盘烧杯的水倒入量筒时有水残留杯壁，导致合金块质量偏小．

Answer 1

分析 （1）测量时要求天平的平衡是指横梁在水平位置平衡；
（2）合金块的质量和烧杯内的水的质量相等．知道烧杯内水的体积，根据m=ρV求出水的质量，即合金块的质量；
知道合金块的质量和体积，根据ρ=$\frac{m}{V}$求合金块的密度；
（3）合金块的质量和烧杯内的水的质量相等，烧杯内的水不能全部倒入量筒，测量水的体积偏小，求出的质量偏小，求出的密度偏小．

解答 解：（1）将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘内，把合金块放在左盘烧杯内．
（2）向右盘烧杯中缓缓倒水，再用滴管调节，直至天平平衡；
（3）烧杯内水的质量为：m=ρV=1.0g/cm³×60cm³=60g，
合金块的质量为：m=60g，
（4）合金块体积：V=80ml-60ml=20ml=20cm³，
合金块密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{60g}{20c{m}^{3}}$=3g/cm³=3×10³kg/m³．
（5）烧杯内的水不能全部倒入量筒，测量水的体积偏小，求出的质量偏小即合金块的质量偏小，求出的密度偏小．
故答案为：（2）向右盘烧杯内加水，并用滴管调节；（5）60；20；3×10³；偏小；将右盘烧杯的水倒入量筒时有水残留杯壁，导致合金块质量偏小．

点评 对于固体和液体密度测量过程中，对于测量值偏大或偏小的问题分析是个难点，一定明确质量和体积哪个是准确的，通过另一个的偏大或偏小判断密度的偏大或偏小．