Question

13．同學們在實驗室利用天平和量筒測量鹽水和合金塊的密度．

【1】在“測量鹽水的密度”實驗中
（1）把天平放在水平桌面上，游碼移到標尺左端的零刻度線處后，發現指針位置如圖甲所示，此時應將左端的平衡螺母向左（選填“左”或“右”）調節，直到指針對準分度盤中央的刻度線．
（2）主要實驗步驟如下
A．測出小燒杯的質量為20g
B．將裝有適量鹽水的小燒杯放在天平的左盤上，天平平衡時，所用砝碼和游碼在標尺上的位置如圖乙所示，測得總質量為86g．（如圖乙）
C．將燒杯中的鹽水全部倒入量筒中，液面到達的位置如圖丙所示
（3）其實該組同學設計的實驗步驟有明顯的瑕疵，由于往量筒中倒鹽水時不可能倒盡，因此按此設計的步驟測出的鹽水密度值將偏大．（選填“偏大”或“偏小”）
（4）細心而聰明的你一定已經發現，只要調整一下操作順序就可以避免這一瑕疵，說說你調整后的操作順序BCA（請重新排列ABC的順序）
【2】另一小組的同學在測量合金塊的密度時，發現天平沒有配套的砝碼盒，同組的小華只利用下列器材：一架天平（無砝碼）、兩只完全相同的小燒杯、一只量筒、水、滴管、細線也完成了合金塊密度的測定，現請你幫他完成如下操作：
（1）把天平放在水平臺面上，調節橫梁上的平衡螺母使天平平衡；
（2）將兩只空燒杯分別放在天平的左右兩盤中，把合金塊放入左盤的燒杯中；
（3）向量筒中倒入適量的水，記下液面的示數為V₁；
（4）用量筒向右盤中的燒杯中加水，最后用膠頭滴管微調，直至指針指在分度盤的中央，記下液面的示數為V₂；
（5）用細線拴好合金塊，使其緩慢浸沒在量筒內的水中，記下液面的示數為V₃；
（6）合金塊的密度表達式ρ_合金=$\frac{{（V}_{1}-{V}_{2}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{2}}$（用字母ρ_水、V₁、V₂、V₃表示）

Answer 1

分析 【1】（1）天平使用前的調節：若指針左偏，向右調平衡螺母，使指針指在分度盤的中線處；
（2）天平測物體質量時，物體質量等于砝碼質量與游碼讀數之和；
（3）由于燒內壁粘有液體所以體積V偏小，由此分析所測密度變化；
（4）產生誤差的原因主要在于在倒牛奶時燒杯壁上會有殘留，因此調整時要從這一角度考慮進行改進．
【2】測固體密度的原理是ρ=$\frac{m}{V}$，本題無砝碼，在右盤中加水使其平衡，則水的質量等于合金塊質量，體積用排水法測出，從而得到密度，由此分析解答．

解答 解：
【1】在“測量鹽水的密度”實驗中：
（1）把天平放在水平桌面上，游碼移到標尺左端的零刻度線處后，由圖甲知，指針偏右，此時應將左端的平衡螺母向左調節，直到指針對準分度盤中央的刻度線；
（2）由圖乙知，天平標尺的分度值為0.2g，將鹽水和燒杯的總質量=50g+20g+10g+5g+1g=86g；
（3）把燒杯中的鹽水全部倒入量筒中測體積時，由于燒杯內壁粘有鹽水，所以測得體積V偏小，根據ρ=$\frac{m}{V}$可知，所測鹽水密度偏大；
（4）應先測量鹽水和燒杯的總質量；然后將杯中的鹽水再倒入量筒中，測得其體積；再測出空杯子的質量，最后根據密度公式計算量筒中鹽水的密度，這樣就減小了實驗誤差，所以調整后的操作順序為：BCA；
【2】（1）把天平放在水平臺面上，調節橫梁上的平衡螺母使天平平衡；
（2）將兩只空燒杯分別放在天平的左右兩盤中，把合金塊放入左盤的燒杯中；
（3）向量筒中倒入適量的水，記下液面的示數為V₁；
（4）用量筒向右盤中的燒杯中加水，最后用膠頭滴管微調，直至指針指在分度盤的中央，記下液面的示數為V₂；
所以合金塊的質量：m=m_水=ρ_水（V₁-V₂）；
（5）用細線拴好合金塊，使其緩慢浸沒在量筒內的水中，記下液面的示數為V₃；
所以合金塊的體積：V=V₃-V₂，
（6）合金塊的密度表達式：ρ_合金=$\frac{m}{V}$=$\frac{{（V}_{1}-{V}_{2}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{2}}$．
故答案為：【1】（1）左；（2）86； （3）偏大；（4）BCA；
【2】（2）把兩個燒杯分別放入左右兩盤中；
（4）用量筒向右盤中的燒杯中加水，最后用膠頭滴管微調，直至指針指在分度盤的中央；
（5）使其緩慢浸沒在量筒內的水中；
（6）ρ_合金=$\frac{{（V}_{1}-{V}_{2}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{2}}$．

點評 本題考查了液體和固體密度的測量．
液體密度的實驗中附著在燒杯內壁上的液體對測量結果的影響是改進的突破點，也是這一實驗中最容易產生誤差的地方，我們應該學會分析并能利用合理的設計來來進盡量減小誤差的產生；
測固體的密度在初中物理中要求較高，除掌握基本方法外，水是解決問題的媒介，比如排開水的體積等于固體體積．