Question

（2013?鐵嶺）下面是小麗同學測量合金塊密度的實驗，請你將實驗過程補充完整．
（1）她把天平放在水平臺上，發現指針偏向分度盤中線右側，馬上調節平衡螺母，你認為小麗在操作上的明顯錯誤是；

沒有把游碼移到標尺左端的零刻度處

．改正錯誤后，若指針偏向分度盤中線的左側，她應該向

右

調節平衡螺母．
（2）如圖甲所示，用調好的天平測出合金塊的質量為

23.4

g．
（3）如圖乙、丙所示，用量筒測合金塊的體積，從而算出合金塊的密度為

2.34×10³

kg/m³．
（4）實驗結束后，她還想測量一個小筆帽的密度，由于筆帽很小，無法用天平和量筒直接測量它的質量和體積．但是善于觀察的小麗發現筆帽在水中下沉，而在老師給定的鹽水中卻漂�。�她經過認真思考，在沒有使用量筒的前提下，利用合金塊（合金塊的體積可以用V_金表示，質量用m_金表示，密度用ρ_金表示）就測出了筆帽的密度．請你幫她完成實驗．
①將筆帽放入裝有適量鹽水的燒杯中，緩慢倒入適量的水并攪拌使鹽水均勻，待鹽水穩定后，根據筆帽的浮沉情況，不斷加水或加鹽水，經反復調試，使筆帽最終恰好能在鹽水中

懸浮

．
②取出筆帽，將

裝有鹽水的燒杯

放在天平的左盤測出其質量為m₁．
③用細線將合金塊系住

浸沒在鹽水中

，天平再次平衡時，右盤砝碼的總質量加游碼所對的刻度值m₂．
④筆帽密度表達式；ρ_筆帽=

m排

V排

=

m2-m1

V金

（用物理量的符號表示）．

Answer 1

分析：（1）根據天平的正確使用進行判斷：
把天平放在水平臺上，游碼移到標尺左端的零刻度；
調節天平的平衡螺母使天平的橫梁平衡，平衡螺母向上翹的一端移動；
物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤，使天平的橫梁重新平衡；
物體的質量等于砝碼的質量加游碼對應的刻度值．
（2）物體的質量等于砝碼的質量加游碼對應的刻度值．
（3）讀出水的體積、水和石塊的體積，求出石塊的體積，根據密度公式求出物體的密度．
（4）實驗中通過使筆帽懸浮在鹽水中，得出鹽水的密度跟筆帽的密度相等；
根據懸掛法，通過天平示數的變化，得知m_排的大小，從而可以計算出鹽水的密度，便等于筆帽的密度．

解答：解：（1）由題意知，小麗將托盤天平放到水平臺上，沒有把游碼移到標尺左端的零刻度處，便調節橫梁右端的平衡螺母，明顯錯誤；
在調節過程中發現指針指在分度盤中線的左側，說明天平的右端上翹，他應將平衡螺母向上翹的右端移動．
（2）由圖甲知，刻度尺的分度值為0.2g，小石塊的質量：m=20g+3.4g=23.4g．
（3）由圖乙知，水的體積為60ml，水和石塊的體積為70ml，則小石塊的體積為V=70ml-60ml=10ml=10cm³；
小石塊的密度：ρ=

m

V

=

23.4g

10cm3

=2.34g/cm³=2.34×10³kg/m³；
（4）①通過不斷改變鹽水的密度，最終使筆帽能在鹽水中懸浮，根據物體的浮沉條件，可得鹽水的密度等于筆帽的密度；
②將裝有鹽水的燒杯放在天平上測出其質量m₁；
③用細線拉住合金完全浸沒在鹽水中，此時示數為m₂，合金受到水的浮力作用，根據力的作用的相互性，水受到合金的反作用力，所以天平的示數增大，因為F_浮=G_排，則m_排=m₂-m₁；
④則ρ_筆帽=ρ_鹽水=

m排

V排

=

m2-m1

V金

．
故答案為：（1）沒有把游碼移到標尺左端的零刻度處；右；（2）23.4；（3）2.34×10³；（4）①懸浮；②裝有鹽水的燒杯；③浸沒在鹽水中；
④ρ_筆帽=

m排

V排

=

m2-m1

V金

．

點評：此題是測量固體密度的實驗，考查了天平的調節、讀數、量筒的讀數及密度的計算，注意密度單位的換算，（4）中通過調制與筆帽密度相等的鹽水，來測量筆帽的密度，特別是搞清V排和m排的對應關系是難點，應注意理解．