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1.小明想了解不溶于水的化工原料石英粉的密度,已知水的密度為ρ,他利用天平(含砝碼),一個玻璃杯、足量的水,就能完成測量石英粉密度的實驗.下面是小明的實驗步驟:
(1)在調節天平時,發現指針尖對準分度標尺的情況如圖甲所示,此時應將平衡螺母向右(選填“左”或“右”)端調.
(2)用調好的天平測量空玻璃杯的質量m0,天平平衡時右盤中砝碼的質量、游碼在稱量標尺上的位置如圖乙所示,則空玻璃杯的質量m0=27.4g.
(3)給玻璃杯中裝適量石英粉,使其表面水平,并在該水平面對應杯壁處做標記,測量出玻璃杯和石英粉的總質量m1
(4)將石英粉全部倒出,給玻璃杯裝水至標記處,測量出玻璃杯和水的總質量m2
(5)寫出石英粉密度的表達式ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$ρ.(用相應的符號表示)
(6)這種測量方式所測得石英粉的密度比實際值小(選填“大”或“小”)

分析 (1)調節天平橫梁平衡時,指針偏向分度盤的一側時,平衡螺母向上翹的一端移動.
(2)空玻璃杯的質量等于砝碼的質量加游碼對應的刻度值;
(3)本實驗的難點在于沒有量筒,無法直接測出石英粉的體積,因此,可考慮借助已經密度的水,采用等效替代的方法,求出水的體積,從而得出石英粉的體積;至于石英粉的質量則可以將其裝入玻璃杯中,通過天平直接測量出,再減去空杯的質量即可.最后利用密度公式推導出石英粉密度的表達式;
(4)石英粉裝入玻璃杯中時沒有壓緊,則測得石英粉的體積將偏大,測得石英粉的密度會偏小.

解答 解:(1)指針偏向分度盤的左側,平衡螺母向上翹的右端移動;
(2)空玻璃杯的質量:m=20g+5g+2.4g=27.4g;
(3)根據等效替代法的測量思路,在給玻璃杯裝滿石英粉后,應測出玻璃杯和石英粉總質量,記作m1
(4)根據杯子的容積不變,可將石英粉倒出,再裝滿水,同樣測出玻璃杯和水的總質量,記作m2
(5)根據測量結果,石英粉的質量m=m1-m0;石英粉的體積就等于水的體積,v=$\frac{{m}_{2}-{m}_{0}}{{ρ}_{水}}$,將石英粉的質量和體積,代入密度的公式得:
ρ=$\frac{m}{v}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$ρ
(6)若小明在(3)中將石英粉裝入玻璃杯中時沒有壓緊,則測得石英粉的體積將偏大,由ρ=$\frac{m}{v}$可得,測得石英粉的密度會偏小.
故答案為:(1)右;(2)27.4;(3)玻璃杯和石英粉的總質量;(4)玻璃杯和水;(5)石英粉密度的表達式ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{{m}_{2}-{m}_{0}}$ρ.(6)小.

點評 本題的關鍵在于如何找到測量物體體積的方法,這里合理運用等效替代法,是實驗成功的關鍵.這也是實際應用中較為常見和實用的一種方法,值得我們好好掌握.

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