Question

20．2017年5月5日，我國自行研制具有完全自主知識產(chǎn)權的新一代大型噴氣式客機C919在浦東機場成功首飛．第三代鋁鋰合金材料在C919機體結構用量達到了8.8%，為了測量該鋁鋰合金材料的密度，某中學學習小組的同學們用同材料的鋁鋰合金材料樣品做了如下實驗．

（1）將天平放在水平桌面上，將游碼放在標尺左端的零刻度線處，發(fā)現(xiàn)指針指在分度盤中央刻度線的左側，如圖甲所示，為使橫梁在水平位置平衡，應將平衡螺母向右移動（選填“左”或“右”）．
（2）用調(diào)節(jié)好的天平測量樣品的質(zhì)量，操作情景如圖乙所示，錯誤之處是：測量過程中調(diào)節(jié)平衡螺母．
（3）改正錯誤后，當右盤中所加砝碼和游碼位置如圖丙所示時，天平平衡，則該樣品的質(zhì)量為49.4g．
（4）在量筒內(nèi)裝有一定量的水，樣品放入量筒前后的情況如圖丁所示，則樣品的體積是20cm³，此樣品的密度是2.47×10³kg/m³．
（5）該小組嘗試用另一種方法測量該樣品的密度，如圖戊所示，他們做了如下的操作：
A：用彈簧測力計測出樣品的重力為G；
B：將樣品掛在彈簧測力計下，使樣品浸沒在水中丙保持靜止（樣品為接觸到容器底部）讀出彈簧測力計的示數(shù)F₁；
C：樣品的密度表達式為ρ_樣品=$\frac{G}{G-F}$ρ_水（用G、F、ρ_水表示）

Answer 1

分析 （1）天平使用前的調(diào)節(jié)：①放：把天平放到水平桌面上；②移；把游碼移到標尺左端零刻線處；③調(diào)：調(diào)節(jié)平衡螺母，使指針指在分度盤的中線處；
（2）在測量質(zhì)量的過程不允許調(diào)節(jié)平衡螺母；
（3）首先確定標尺每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)，讀出游碼對應的刻度．根據(jù)物體的質(zhì)量=砝碼的質(zhì)量+游碼對應的刻度值．
（4）石子的體積由量筒中水的體積和放入石子后的總體積算出，最后算石子的密度．
（5）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F，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：（1）天平要放在水平臺上或水平桌面上，先將游碼移到標尺左端零刻線處；若指針指在分度盤的中央的左側，應將平衡螺母向其反方向調(diào)節(jié)，故將平衡螺母向右調(diào)節(jié)．
（2）在使用天平稱量物體的質(zhì)量時，通過增減砝碼和移動游碼使天平平衡，不能再移動平衡螺母；
（3）游碼對應的刻度值為4.4g，物體質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量加游碼對應的刻度值，即m=20g+20g+5g+4.4g=49.4g．
（4）量筒中水的體積為60cm³，放入石子后的總體積為80cm³，則石子的體積V=80cm³-60cm³=20cm³．
則石子的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{49.4g}{20c{m}^{3}}$=2.47g/cm³=2.47×10³kg/m³；
（5）物體的重力為G，則物體的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}$；
石塊所受浮力：F_浮=G-F，
根據(jù)阿基米德原理公式F_浮=ρ_水gV_排可知小石塊的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$，
小石塊的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{\frac{g}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}}$=$\frac{G}{G-F}$ρ_水．
故答案為：（1）零刻度線；右；（2）測量過程中調(diào)節(jié)平衡螺母；（3）49.4；（4）20；2.47×10³；（5）$\frac{G}{G-F}$ρ_水．

點評 本題考查了固體密度的測量、學生對稱重法測浮力、阿基米德原理的了解和掌握，同時為我們提供了一種測量固體密度的方法，為保證物體排開水的體積等于其體積，必須使物體完全浸沒．