Question

8．佳怡同学做了“测食用油密度”的实验，且其小组同学对她的实验进行了评估与交流．
（1）佳怡同学实验过程：
a．看到水平桌面上天平如图所示，指针指到分度盘中央了．于是，她立即准备将空烧杯放在天平左盘开始测量．可可组长马上给她提示“等等…”．佳怡同学立即明白了，还应将天平的游码归零，再调节平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处；
b．用已调节平衡的天平测出空烧杯的质量m₁；
c．向烧杯内倒入适量食用油，测出烧杯和食用油的总质量m₂；
d．把烧杯内的食用油全部倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积为V；
e．测得的食用油密度的表达式是：ρ_油=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{V}$．
（2）小组中佳莉同学认为这样操作过程还存在问题，猜想油倒入量筒内，倒不干净，会影响实验结果．于是，大家在各种规格的烧杯中倒入适量的食用油，放置一会儿，将全部的油沿杯口倒出，得到如下数据：

烧杯规格	500ml	250ml	100ml	50ml
空杯质量/g	146	100	46	34.5
杯和剩余油的质量/g	151	103	48	35.8

通过上述多次实验，验证了佳莉同学的猜想是正确（选填“正确”或“错误”）的．若实验使用的是100ml的烧杯，则计算量筒中食用油的质量时，需要减2g，否则其测得的密度值将会比实际值偏大 （选填“偏大”或“偏小”）．
（3）为了减小实验误差，请你改进佳怡同学测食用油密度不合理的操作：
a．用已调节平衡的天平测出烧杯和食用油的总质量m；
b．把烧杯内的食用油适量倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积V；
c．用天平测出烧杯和剩余食用油的总质量m′
d．测得的食用油密度的表达式是：ρ_油=$\frac{m-m′}{V}$．

Answer 1

分析 （1）调节天平平衡时，要把游码调到横梁标尺的零刻度线处；已知烧杯的质量、烧杯和食用油的总质量，可以得到食用油的质量；已知食用油的质量和体积，利用ρ=$\frac{m}{V}$计算食用油的密度．
（2）已知100ml的空烧杯质量、烧杯和剩余油的质量，可以得到烧杯壁上沾有食用油的质量．利用ρ=$\frac{m}{V}$分析密度值的偏差时，从质量、体积是否变化、如何变化考虑．
（3）在能够测量出食用油密度的前提下，实验步骤的确定应有利于减小误差，并最终根据实验测量的量得出表达式．

解答 解：（1）a、在调节天平平衡时，应把游码移到衡量标尺的零刻度线处，然后再调节天平平衡；
e、食用油的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{V}$；
（2）根据表中实验数据可知，杯和剩余油的质量均大于空杯的质量，这说明油倒入量筒内，倒不干净，证明佳莉同学的猜想是正确的；
100ml的烧杯沾有的食用油质量为m₀=48g-46g=2g；因为在烧杯壁上沾有2g食用油，所以测量其它食用油质量时，测得的数值需要减去2g，才是食用油是实际质量，否则质量值偏大．由ρ=$\frac{m}{V}$知，在体积一定时，质量m偏大，所以密度值偏大．
（3）为减小油在烧杯壁上残留造成的实验误差，实验步骤为：
a．用已调节平衡的天平测出烧杯和食用油的总质量m；
b．把烧杯内的食用油适量倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积V；
c．用天平测出烧杯和剩余食用油的总质量m′
d．测得的食用油密度的表达式是：ρ_油=$\frac{m-m′}{V}$．
故答案为：（1）游码归零；平衡螺母；$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{V}$；（2）正确；2；偏大；（3）剩余食用油；$\frac{m-m′}{V}$．

点评 本题考查了液体密度的测量实验，实验过程不可避免地存在误差，我们在设计实验时，应该考虑到导致误差增大的因素，可能的情况下进行优化设计，以达到减小误差的目的．