Question

17．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：天平（含砝碼）、量筒、燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)、金屬塊、細(xì)線（質(zhì)量和體積不計(jì)）、足量的水（密度已知）、足量的未知液體（密度小于金屬塊的密度）．
  
（1）一組選用上述一些器材測(cè)量金屬塊的密度，步驟是：
①在量筒中倒入20mL水；
②把金屬塊浸沒(méi)在量筒的水中，如圖甲所示，此時(shí)液面對(duì)應(yīng)示數(shù)為40mL；
③把天平放在水平桌面上，如圖乙所示，接下來(lái)的操作是：
a．將游碼移到零刻線處；
b．向右調(diào)節(jié)平衡螺母，使天平平衡；
c．把金屬塊放在左盤(pán)，向右盤(pán)加減砝碼并移動(dòng)游碼使天平重新平衡，如圖丙所示，金屬塊的質(zhì)量m=157.8g；
④計(jì)算金屬塊的密度是7.89×10³kg/m³．該實(shí)驗(yàn)所測(cè)密度與金屬塊實(shí)際的密度相比較偏大．
（2）二組選用器材：彈簧測(cè)力計(jì)、金屬塊、細(xì)線、量筒、未知液體
主要實(shí)驗(yàn)步驟：
①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)金屬塊的重力G；
②用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)金屬塊浸沒(méi)在裝有適量未知液體的量筒中（未接觸燒杯底），讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，測(cè)出金屬塊的體積為V；
③未知液體密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{G-F}{Vg}$．

Answer 1

分析 （1）①量筒的讀數(shù)：確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)，讀出液面對(duì)應(yīng)的刻度值．
②根據(jù)天平的正確使用進(jìn)行判斷：
把天平放在水平臺(tái)上，游碼移到標(biāo)尺左端的零刻度；
調(diào)節(jié)天平的平衡螺母使天平的橫梁平衡；
物體放在天平的左盤(pán)，砝碼放在天平的右盤(pán)，使天平的橫梁重新平衡；
物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼對(duì)應(yīng)的刻度值．
③物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼對(duì)應(yīng)的刻度值．
物體的體積等于物體浸沒(méi)水前后水面對(duì)應(yīng)刻度值的差．
知道物體的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出物體的密度．
（2）利用比被測(cè)液體密度大的金屬塊，測(cè)量金屬塊在空氣中的重力，把金屬塊浸沒(méi)在被測(cè)液體中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，求出浮力，根據(jù)阿基米德原理，列出等式，求出被測(cè)液體的密度．

解答 解：
（1）②圖中量筒的分度值為1ml，水和金屬塊的總體積是40ml，已知水的體積是20ml，
所以金屬塊的體積：V=40ml-20ml=20ml=20cm³．
③a． 把天平放在水平桌面上，移動(dòng)游碼到零刻度線上．
b．如圖橫梁右端上翹，平衡螺母向上翹的右端移動(dòng)，使天平平衡．
c．金屬塊的質(zhì)量：m=100g+50g+5g+2.8g=157.8g．
④金屬塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{157.8g}{20c{m}^{3}}$=7.89g/cm³=7.89×10³kg/m³．
由于先測(cè)量金屬塊的體積，然后測(cè)量金屬塊的質(zhì)量，金屬塊上會(huì)沾有一些水，導(dǎo)致質(zhì)量的測(cè)量值偏大，所以金屬塊密度的測(cè)量值偏大．
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①用細(xì)線把金屬塊拴好，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)金屬塊的重力G；
②用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)金屬塊浸沒(méi)在裝有適量未知液體的量筒中（未接觸燒杯底），讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，測(cè)出金屬塊的體積為V；
液體密度表達(dá)式的推導(dǎo)：
金屬塊受到的浮力：F_浮=G-F，
因?yàn)榻饘賶K全部浸沒(méi)，所以金屬塊排開(kāi)水的體積：V_排=V，
根據(jù)阿基米德原理得：G-F=ρVg，
③液體密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{G-F}{Vg}$．
故答案為：
（1）②40；③a、將游碼移到零刻線處；b、右；c、157.8；④7.89×10³；偏大；
（2）③$\frac{G-F}{Vg}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了固體和液體的密度，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是初中最重要的實(shí)驗(yàn)，尤其缺少天平或缺少量筒，給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)很大的難度．