题目内容

(2010?宝应县模拟)小明在实验室里测量一块形状不规则、体积较大的矿石的密度.
(1)用调节好的天平测量矿石的质量.当天平平衡时,右盘中砝码和游码的位置如图所示,矿石的质量是
175.6
175.6
g.
(2)因矿石体积较大,放不进量筒,因此他利用一只烧杯,按图所示方法进行测量,矿石的体积是
70
70
cm3.
(3)矿石的密度是
2.5×103
2.5×103
kg/m3,从图A到图B的操作引起的密度测量值比真实值
偏小
偏小
(偏大/偏小/不变).
(4)实验中测矿石体积的采用的是“等效代替”的方法,在初中物理中经常用到,请举一例:
曹冲称象(或力的合成)
曹冲称象(或力的合成)
.
(5)如果这个实验中老师没有准备量筒,只备有天平(含砝码)和无刻度的溢水杯,你怎样设计实验测出矿石的密度,请写出实验步骤并用必要的所测物理量写出矿石密度的最终表达式:
a
调节天平,测出矿石的质量m1
调节天平,测出矿石的质量m1
;
b
用天平测出溢水杯装满水的总质量m2
用天平测出溢水杯装满水的总质量m2
;
c
把矿石放入溢水杯,待水溢出后,再测出此时的总质量m3
把矿石放入溢水杯,待水溢出后,再测出此时的总质量m3
.
表达式:
ρ石=
m1ρ水
m1+m2-m3
ρ石=
m1ρ水
m1+m2-m3
.
分析:(1)读取天平的示数时应将砝码质量与游码示数相加;
(2)在如图所示的方法中,向烧杯中所添加水的体积就是矿石的体积,通过量筒两次的示数之差可以求出;
(3)矿石的密度可利用密度的公式计算得出.实验的误差主要产生在从烧杯中取出矿石时,上面容易带出一定量的水,使再补充的水体积增大,进而影响密度的结果;
(4)等效替代是利用一个量来替代另一个量或几个量,以达到相同的效果,这种方法在物理研究中较为常见;
(5)在没有量筒的情况下测矿石的密度,其难点在于测量矿石的体积,这里要用到等效替代的方法,通过其排水体积来得出矿石体积,应从这一角度设计实验的步骤.
解答:解:(1)图中矿石的质量m=100g+50g+20g+5g+0.6g=175.6g;
(2)图中矿石的体积V=200cm3-130cm3=70cm3;
(3)矿石的密度ρ石=
m
V
=
175.6g
70cm3
=2.5×103kg/m3;从图A到图B,将矿石取出时,会带出一定量的水,再补充水时就会多一些,使体积偏大,进而使密度测量值偏小;
(4)利用等效替代法的例子如:曹冲称象中,用石头质量来替代大象的质量;再如力的合成中,用一个作用效果相同的力来替代两个力等;
(5)在没有量筒的情况下,用天平测出矿石质量,再测出溢水杯与水的总质量,再测出放入矿石并溢出水后的质量,这样便可以通过几个质量的值,得到矿石的排水质量,水的密度已知,就可以求出矿石的排水体积,而这个体积就是矿石的体积.最后代入密度的公式即可表示出矿石的密度.
故答案为:(1)175.6;(2)70;(3)2.5×103,偏小;(4)曹冲称象或力的合成等;
(5)a.调节天平,测出 矿石的质量m1;b、用天平测出溢水杯装满水的总质量m2;c、把矿石放入溢水杯待水溢出后,再测出此时的总质量m3.表达式:ρ石=
m1ρ水
m1+m2-m3
.
点评:本题考查了天平、量筒的读数,密度公式的计算,测量误差的分析,都是我们应该掌握的基本知识点.通过本题重点学习的还是等效替代法的运用,适用于在没有量筒的情况下测量固体的体积,需要我们认真领会.
练习册系列答案
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(2010?宝应县模拟)做物理实验要遵循实事求是的原则.如图所示,小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,完成了如下所示的实验,并记录了数据(如下表).
实次
数验
物重 G/N 使用定滑轮时测
力计的示数F1/N
使用动滑轮时测
力计的示数F2/N
1 1.00 0.60 0.65
2 1.50 1.10 0.90
2 2.00 1.60 1.15
通过分析数据,她觉得与书本中的结论偏差较大.你一定也做过这样的实验,回想你的实验经历,回答下列问题:
(1)该实验中造成使用定滑轮时F1≠G的主要原因是:
没有考虑弹簧测力计外壳受到的重力
没有考虑弹簧测力计外壳受到的重力
.
(2)该实验中造成使用动滑轮时F2≠G/2的主要原因是:
没有考虑动滑轮受到的重力
没有考虑动滑轮受到的重力
.
(3)请你对小明做“研究定滑轮的特点”的实验方法提出合理的改进意见:
弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端
弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端
.
(4)请你对小明做“研究动滑轮的特点”的实验方法提出合理的改进意见:
先测出钩码和动滑轮的总重
先测出钩码和动滑轮的总重
.
(5)几天后,小明同学又做了“测滑轮组机械效率”的实验,在此实验中他用同一滑轮组进行两次实验,实验数据如下表:
①此实验他所用滑轮的个数至少是
3
3
个,其中动滑轮有
2
2
个.
②第一次实验测得滑轮组的机械效率为
62.5%
62.5%
,第二次实验时滑轮组的机械效率
大于
大于
第一次的机械效率(选填“大于”、“小于”或“等于”)
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20

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