13.現(xiàn)有一質(zhì)地均勻、形狀不規(guī)則的小石塊,劉海同學(xué)想用天平和量筒測量它的密度.

(1)在調(diào)節(jié)天平平衡時,他先把天平放在水平桌面上,然后將游碼移至標(biāo)尺左端零刻線處.
(2)天平平衡后,劉海在左盤放石塊,右盤加上砝碼,最后加上最小的砝碼后,指針如圖甲圖所示下一步應(yīng)取下最小的砝碼,向右調(diào)節(jié)游碼 ,讓指針停在分度盤中央,小石塊的質(zhì)量如圖乙所示.最后他把小石塊浸沒在裝有適量水的量筒中如圖丙所示.測小石塊的密度為2.1×103kg/m3
(3)實驗中,如果劉海同學(xué)沒有將游碼完全調(diào)到零刻線就開始調(diào)節(jié)天平平衡,然后測量小石塊的質(zhì)量,再測小石塊的體積.那么他最后測得的小石塊的密度比真實值偏大(選填“偏大”、“不變”或“偏小”).
(4)劉海的同位說這樣太麻煩,只要給一個彈簧測力計,一杯水,一根細(xì)繩就可以解決,然后就演示起來,先用測力計測出石塊的重G,又用測力計吊著石塊浸沒到水中記下此時測力計示數(shù)F,最后就寫出了表達式ρ礦石=$\frac{G}{G-F}{ρ}_{水}$(用G,F(xiàn),ρ來表示)

分析 (2)測量過程中:將被測物體放在左盤,估計物體質(zhì)量用鑷子夾取適當(dāng)?shù)捻来a放在右盤,必要時移動游碼,使橫梁平衡;
石塊的質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量與游碼對應(yīng)的刻度值的和;石塊的體積等于物體浸沒水前后水面對應(yīng)刻度值的差;知道石塊的質(zhì)量和體積,根據(jù)密度公式求出石塊的密度.
(3)游碼沒有調(diào)零就調(diào)節(jié)天平橫梁平橫,實際上零刻度右移,但是讀數(shù)時還是按照原來的零刻度讀數(shù),質(zhì)量測量值偏大,體積不變,可以判斷密度測量值和真實值的關(guān)系;
(4)在空氣中稱石塊重G,利用重力公式求小石塊的質(zhì)量;將石塊浸沒在水中,靜止后讀出彈簧測力計的示數(shù)為F1,利用稱重法求小石塊受到的浮力;
求出了浮力,利用阿基米德原理求小石塊排開水的體積(小石塊的體積),再利用密度公式求小石塊的密度.

解答 解:
(2)由圖甲的指針情況可知,此時砝碼的總質(zhì)量略大于物體的質(zhì)量,取下最小的砝碼,物體質(zhì)量會大于其它砝碼的總質(zhì)量,此時需要向右撥動游碼,使橫梁平衡;
石塊的質(zhì)量:m=20g+20g+2g=42g,
石塊的體積:V=65ml-45ml=20ml=20cm3,
石塊的密度:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{42g}{20c{m}^{3}}$=2.1g/cm3=2.1×103kg/m3
(3)游碼沒有調(diào)零就調(diào)節(jié)天平橫梁平橫,相當(dāng)于零刻度右移,但是讀數(shù)時還是從原來的零刻度讀數(shù),質(zhì)量的測量值偏大,體積不變,石塊的測量值比真實值偏大;
(4)由G=mg得,石塊的質(zhì)量:m=$\frac{G}{g}$,
石塊所受浮力:F=G-F,
由FgV得,小石塊的體積:
V=V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$,
小石塊的密度:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}{ρ}_{水}$.
故答案為:(2)取下最小的砝碼,向右調(diào)節(jié)游碼;2.1×103;(3)偏大;(4)$\frac{G}{G-F}{ρ}_{水}$.

點評 測量固體的密度是初中重要的實驗,用天平和量筒測量固體密度是最簡單,最常見的類型.

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(1)小強在實驗中多次改變R的阻值,并得到多組實驗數(shù)據(jù),由這些數(shù)據(jù)得到如圖丙所示的電流隨電阻R變化的圖象.則他在整個實驗過程中保持電壓表的示數(shù)為V不變.
(2)請根據(jù)小強的實驗要求,用筆畫線代替導(dǎo)線把圖乙所示的實物電路連接完整.
(3)①在上述實驗中,小強先用5Ω的電阻做完實驗后,接著要改用10Ω的電阻繼續(xù)做實驗,小強用10Ω的電阻替換5Ω的電阻后,閉合開關(guān),下一步的具體操作是斷開開關(guān),用10Ω的電阻替換5Ω的電阻,再閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片,觀察電壓表的示數(shù),直到電壓表的示數(shù)為2.5V時,讀出電流表的示數(shù).
②當(dāng)小強改用15Ω的電阻繼續(xù)實驗時,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,都無法使電壓表的示數(shù)達到實驗要求的值.小強經(jīng)過認(rèn)真思考,找出了原因.請你分析“電壓表的示數(shù)無法達到實驗要求的值”的原因是滑動變阻器的最大阻值太。娎矛F(xiàn)有的實驗器材解決了問題,完成了實驗,他的改進方法是換用最大阻值為20Ω的滑動變阻器.

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