Question

15．在“测量液体的密度”实验中：
（1）小红的实验步骤如下：
A．将托盘天平放于上，游码移至标尺处，发现指针静止时如图甲所示，则应将平衡螺母向右（选填“左”或“右”）调节，使横梁水平平衡．

B．用天平称出空烧杯的质量为20g．
C．往烧杯中倒入适量的液体，将装液体的烧杯放在左盘，在右盘加减砝码使天平平衡．天平平衡时所用砝码和游码的位置如图乙所示，则烧杯和液体的总质量为36.4g．
D．将烧杯中的液体全部倒入量筒中，如图丙所示，量筒内液体的体积是20cm³．
（2）由此可计算出液体的密度为0.82×10³kg/m³．
（3）分析小红的实验过程，你认为此次实验操作测得的液体密度值与真实值相比偏大（选填“偏大”或“偏小”）．原因是烧杯内的液体不可能全部倒入量筒内，导致测量的液体的体积偏小．
（4）小红通过反思后想到：其实不需要增加器材也不需要添加额外的步骤，只要将上面的实验步骤顺序稍加调整就会大大减少上述实验的误差，她调整后的实验步骤是ACDB（只填写实验步骤前的代号即可）．
（5）小华认为其实不用量筒也能测量出液体的密度，他进行了如下实验操作：
①调好天平，用天平测出空烧杯质量为m₀．
②在烧杯中装满水，用天平测出烧杯和水的总质量为m₁．
③把烧杯中的水倒尽，再装满待测液体，用天平测出烧杯和液体的总质量为m₂．
则液体的密度表达式ρ=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{m}_{1}-{m}_{0}}{ρ}_{水}$（已知水的密度为ρ_水）．

Answer 1

分析 （1）在天平的调平过程中，指针左偏，说明左盘低，右盘高．哪端的盘较高，平衡力螺母便向哪端调节；
天平恢复平衡后，被测物体质量等于右盘中所有砝码质量与游码在标尺上所对刻度值之和；
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；
（2）已知烧杯和液体的质量，烧杯的质量，可以得到烧杯中液体的质量；
已知液体的质量和体积，利用公式ρ=$\frac{m}{V}$得到液体的密度．
（3）小红的方案中“把烧杯内的液体全部倒入量筒内”会使得液体不能全部倒入量筒内，从而使密度出现很大的误差．
（4）为了减小误差，可先测量烧杯和液体的总质量，再将液体全部倒入量筒中，最后测量空烧杯的质量；
（5）只有天平，没有量筒，可以利用等体积的水和液体，称量水和液体的质量，根据体积相等列出等式求出液体的密度．

解答 解：
（1）A、由图知，指针左偏，说明左盘低右盘高，平衡螺母需向右调节；
C、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；
烧杯和液体的总质量是m₁=20g+10g++5g+1.4g=36.4g；
D、量筒的分度值为2cm³，量筒中液体的体积为V=20ml=20cm³；
（2）空烧杯的质量为m₂=20g，
烧杯中液体的质量为m=m₁-m₂=36.4g-20g=16.4g，
液体的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{16.4g}{20c{m}^{3}}$=0.82g/cm³=0.82×10³kg/m³；
（3）小红不可能把烧杯内的液体全部倒入量筒内，导致测量的液体的体积偏小，由公式ρ=$\frac{m}{V}$知：密度测量结果偏大；
（4）实验时只要先测量烧杯和液体的总质量，再将液体全部倒入量筒中，最后测量空烧杯的质量，即可减小测量时的误差，故顺序为ACDB；
（5）水的质量：m_水=m₁-m₀，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，液体的体积：V=V_水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}$，
液体的质量：m=m₂-m₀，
则液体的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{m}_{1}-{m}_{0}}{ρ}_{水}$．
故答案为：（1）A、右；C、36.4；45；（2）0.82×10³；（3）偏大；烧杯内的液体不可能全部倒入量筒内，导致测量的液体的体积偏小；（4）ACDB；（5）$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{m}_{1}-{m}_{0}}{ρ}_{水}$．

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．