Question

15．如圖，小明利用一個(gè)燒杯、天平、水，測出了一小塊不規(guī)則小石塊的密度．請將他的步驟補(bǔ)充完整．

（1）把托盤天平放在水平臺(tái)上，將標(biāo)尺上的游碼移到左端零刻度線處，調(diào)節(jié)平衡螺母，使天平平衡．
（2）用天平測量小石塊的質(zhì)量，天平平衡時(shí)，右盤中的砝碼和標(biāo)尺上的游碼如圖甲所示，則小石塊的質(zhì)量為52g．
（3）如圖乙所示：A、往燒杯中加入適量的水，把小石塊浸沒，在水面到達(dá)的位置做標(biāo)記；B、取出小石塊，測量燒杯和水總質(zhì)量m₁；C、往燒杯中加水，直到水面與標(biāo)記相平，再測出此時(shí)燒杯和水的總質(zhì)量m₂．
（4）小石塊的密度表達(dá)式ρ=$\frac{{m}_{石}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$•ρ_水．
（5）對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行仔細(xì)分析后，可以發(fā)現(xiàn)容易引起本實(shí)驗(yàn)誤差的因素很多，請寫出其中的一條并分析對(duì)測量結(jié)果的影響．

Answer 1

分析 （1）對(duì)天平的調(diào)節(jié)和使用的方法為“水平放置游碼零，指針居中橫梁平衡；左物右碼輕放置，質(zhì)量等于砝碼游碼和”．即天平測量物體質(zhì)量前要調(diào)節(jié)橫梁平衡，先將游碼移至零刻度線；
（2）根據(jù)天平的讀數(shù)方法，物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼所對(duì)刻度，而要準(zhǔn)確讀出游碼所對(duì)刻度，必須明確標(biāo)尺的分度值及以游碼左端所對(duì)刻度為準(zhǔn)；
（3）石塊的體積等于燒杯中要加入水的體積，據(jù)此分析補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟；
（4）石塊的體積與倒入水的體積相同，我們可以根據(jù)燒杯中倒水前后的質(zhì)量，根據(jù)密度公式，求出倒入水的體積；根據(jù)密度公式，已知石塊的質(zhì)量，體積，求出石塊的密度；
（5）從實(shí)驗(yàn)操作的環(huán)節(jié)中可以看出，取出石塊時(shí)，石塊上會(huì)帶有水，這會(huì)影響體積的測量結(jié)果．

解答 解：（1）根據(jù)天平的調(diào)節(jié)和使用方法，天平測量物體質(zhì)量前要調(diào)節(jié)橫梁平衡，先將游碼移至零刻度線；
（2）根據(jù)天平的讀數(shù)方法，如圖所示，標(biāo)尺的分度值是0.2g，
則m_石=砝碼質(zhì)量+游碼對(duì)應(yīng)刻度值=50g+2g=52g；
（3）由實(shí)驗(yàn)可知，此步驟目的是測量石塊的體積，根據(jù)圖示，我們可以發(fā)現(xiàn)，石塊的體積等于要加入水的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可知，要求水的體積，首先應(yīng)該測量加入水的質(zhì)量，因此實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)該為：A、往燒杯中加入適量的水，把小石塊浸沒，在水面到達(dá)的位置做標(biāo)記；B、取出小石塊，測量燒杯和水總質(zhì)量m₁；C、往燒杯中加水，直到水面與標(biāo)記相平，再測出此時(shí)燒杯和水的總質(zhì)量m₂，
（4）已知燒杯和水總質(zhì)量m₁，加入水與標(biāo)記相平時(shí)，燒杯和水的總質(zhì)量m₂，
所以加入水的質(zhì)量m_加=m₂-m₁，
根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可得，所加水的體積：
V_加=$\frac{{m}_{加}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$，
則石塊的體積：V_石=V_加=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$，
石塊的密度：ρ_石=$\frac{{m}_{石}}{{V}_{石}}$=$\frac{{m}_{石}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{石}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$•ρ_水；
（5）從燒杯中取出石塊時(shí)，會(huì)帶走了一部分水，使測得石塊的體積比真實(shí)值偏大，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可知，測得石塊的密度偏�。�
故答案為：
（1）左端零刻度線；
（2）52；
（3）燒杯和水總質(zhì)量m₁；水面與標(biāo)記相平；燒杯和水的總質(zhì)量m₂；
（4）$\frac{{m}_{石}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$•ρ_水；
（5）測得石塊的密度偏小，因?yàn)閺臒�杯中取出石塊時(shí)，帶走了一部分水，使測得石塊的體積比真實(shí)值偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題中天平使用、固體密度的測量屬基礎(chǔ)問題，因初中物理對(duì)固體密度的測量要求較高，體積用到補(bǔ)充水的方法，給本題帶來了一定難度．