Question

18．物理學習小組在“測量物質的密度”的實驗中，所用器材有：天平、小石塊、燒杯、水、細線等，實驗過程如下：

（1）調節天平平衡時，調節天平平衡時，應將游碼移至零刻度線處，若發現天平的指針偏向分度盤的右側，應將平衡螺母向左調（填“左”或“右”），直至天平平衡．
（2）用天平測出石塊的質量m₁．
（3）如圖甲所示，將燒杯中裝入適量的水，置于天平上，平衡時的讀數為m₂．
（4）如圖乙所示，接著用細線將石塊拴住，使之完全浸沒在上述燒杯的水中，天平平衡時的讀數為m₃（此時手向上拉住細線另一端，石塊不觸杯壁和杯底，水不外溢）．
（5）若水的密度為ρ_水，石塊的密度表達式為ρ_石=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{3}-{m}_{2}}{ρ}_{水}$．
（6）此實驗過程中若將（3）（4）順序對換，則所測密度的誤差是偏小．

Answer 1

分析 （1）天平的使用過程是這樣的：將天平放在水平桌面上，先將游碼歸零，而后調節橫梁右端的平衡螺母使得天平平衡，將被測物體放進左盤中，向右盤中加減砝碼，同時移動游碼，使得天平再次平衡，將天平右盤中所有砝碼的質量與游碼所對應的示數相加即為待測物體的質量；調節天平時，應將平衡螺母向指針偏轉的對側移動；
（5）用細線將石塊拴住，使之完全浸沒在上述燒杯的水中，天平平衡時的讀數為m₃（此時手向上拉住細線另一端，石塊不觸杯壁和杯底，水不外溢），排開水的質量為（3）、（4）質量之差，利用排開水的體積即為石塊的體積，結合密度公式求出體積；利用密度公式表達石塊的密度；
（6）若對換步驟順序，從排開水的體積變化入手分析測量體積變化，分析密度變化．

解答 解：（1）把天平放在水平臺上，將游碼移至零刻度線處，然后調節平衡螺母，使天平橫梁平衡；若指針偏向右側，應將平衡螺母向左移；
（5）用細線將石塊拴住，使之完全浸沒在上述燒杯的水中，天平平衡時的讀數為m₃（此時手向上拉住細線另一端，石塊不觸杯壁和杯底，水不外溢），排開水的質量為m_排=m₃-m₂；
若水的密度為ρ_水，石塊的體積：V_石=V_排=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$，
石塊的密度：ρ_石=$\frac{{m}_{石}}{{V}_{石}}$=$\frac{{m}_{1}}{\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{3}-{m}_{2}}{ρ}_{水}$；
（6）此實驗過程中若將（3）（4）順序對換，因為提出石塊時會有水帶出，所以測得水與燒杯的總質量m₂偏小，則所測排開水的體積偏大，因此測得石塊的體積偏大，故測得石塊的密度偏小．
故答案為：（1）零刻度線；左；（5）$\frac{{m}_{1}}{{m}_{3}-{m}_{2}}{ρ}_{水}$；（6）小．

點評 此題主要考查學生對于測量密度實驗的理解和掌握，天平的調解、利用轉換思維求體積是重點與難點．