Question

11．在“测量物质密度”的实验中，小李所用的器材有：天平、小石块、烧杯、水、细线等，实验过程如下：

（1）把天平放在水平桌面上，将游码移至零刻度线处，调节平衡螺母使天平在水平位置平衡．
（2）用天平测出石块的质量m₀．
（3）如图1所示，将烧杯中装入适量的水，置于天平上，平衡时的读数为m₁．
（4）如图2所示，接着用细线将石块栓住，使之完全浸没在上述烧杯的水中，天平平衡时的读数为m₂（此时手向上拉住细线另一端，石块不接触杯壁和杯底，水不外溢）．
（5）若水的密度为ρ_水，则石块排开水的质量为m₂-m₁，石块的体积为$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$．
（6）石块的密度表达式为ρ_石=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$．
（7）此实验过程中若将（3）（4）顺序对换，则所测密度值小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值．

Answer 1

分析 （1）天平的使用过程是这样的：将天平放在水平桌面上，先将游码归零，而后调节横梁右端的平衡螺母使得天平平衡，将被测物体放进左盘中，向右盘中加减砝码，同时移动游码，使得天平再次平衡，将天平右盘中所有砝码的质量与游码所对应的示数相加即为待测物体的质量；调节天平时，应将平衡螺母向指针偏转的对侧移动；
（5）用细线将石块拴住，使之完全浸没在上述烧杯的水中，天平平衡时的读数为m₂（此时手向上拉住细线另一端，石块不触杯壁和杯底，水不外溢），排开水的质量为（3）、（4）质量之差，排开水的体积即为石块的体积，结合密度公式求出体积；
（6）利用密度公式表达石块的密度；
（7）若对换步骤顺序，从排开水的体积变化入手分析测量体积变化，分析密度变化．

解答 解：
（1）把天平放在水平台上，将游码移至零刻度线处，然后调节平衡螺母，使天平横梁平衡；
（5）用细线将石块拴住，使之完全浸没在上述烧杯的水中，天平平衡时的读数为m₂（此时手向上拉住细线另一端，石块不触杯壁和杯底，水不外溢），排开水的质量为m_排=m₂-m₁；
若水的密度为ρ_水，石块的体积：V_石=V_排=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$，
（6）石块的密度：ρ_石=$\frac{{m}_{石}}{{V}_{石}}$=$\frac{{m}_{1}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$；
（7）此实验过程中若将（3）（4）顺序对换，因为提出石块时会有水带出，所以测得水与烧杯的总质量m₂偏小，则所测排开水的体积偏大，因此测得石块的体积偏大，故测得石块的密度偏小．
故答案为：（1）零刻度线；平衡螺母；（5）m₂-m₁；$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$；（6）$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$；（7）小于．

点评 此题主要考查学生对于测量密度实验的理解和掌握，天平的调解、利用转换思维求体积是重点与难点．