Question

15．小明用天平和刻度尺測馬鈴薯（土豆）的密度．
（1）將天平放在水平桌面上，將游碼移至標(biāo)尺左端的零刻線后，發(fā)現(xiàn)指針如圖甲所示，小明應(yīng)將天平螺母向左調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”），使天平平衡．
（2）小明將馬鈴薯切成邊長2cm正方體，將將馬鈴薯用薄塑料袋包好放在天平的左盤（袋的質(zhì)量忽略不計），在右盤加入三個砝碼后發(fā)現(xiàn)指針也如圖甲所示，小明接下來的操作應(yīng)該是取下最小砝碼，向右移游碼，直至天平平衡．
（3）天平再次平衡，有5g和2g砝碼各一，游碼在標(biāo)尺上的位置如圖乙所示．
（4）計算出馬鈴薯的密度ρ=1.1×10³kg/m³．
（5）學(xué)習(xí)浮力有關(guān)知識后，小明想不用天平只用量筒測馬鈴薯的密度，下面是他設(shè)計的方案，請你幫他補充完整
①在量筒里注入適量的水，記下水的體積V₁
②用小刀將馬鈴薯掏成空心的，使其漂浮，記下量筒水面到達(dá)的刻度V₂
③將馬鈴薯浸沒在水中，記下量筒水面到達(dá)的刻度V₃
④計算馬鈴薯的密度．表達(dá)式ρ_馬=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$ρ_水．（水的密度用ρ_水表示）

Answer 1

分析 （1）天平放到水平桌面上，將游碼撥到零刻度線，然后要調(diào)兩端平衡螺母使橫梁平衡，調(diào)節(jié)的原則是：左偏右調(diào)，右偏左調(diào)，先快后慢，即指針指在刻度盤中央的左側(cè)，將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，反之向左調(diào)節(jié)；
（2）使用天平測量物體的質(zhì)量時，通過加減砝碼和調(diào)節(jié)游碼在標(biāo)尺上的位置使天平平衡（指針偏左說明物體重，可以通過加砝碼或向右移動游碼使天平平衡；若指針偏右說明砝碼重，需要減砝碼）；
（3）左盤中物體的質(zhì)量等于右盤中砝碼的質(zhì)量加上游碼的示數(shù)．
（4）通過兩次量筒的示數(shù)之差得出馬鈴薯的體積，再利用密度公式求得馬鈴薯的密度．
（5）馬鈴薯漂浮在水面上，馬鈴薯受到的重力等于浮力，浮力等于馬鈴薯排開水的重力，求出馬鈴薯重力，求出馬鈴薯質(zhì)量．
馬鈴薯的體積等于馬鈴薯浸沒水中前后水面對應(yīng)刻度值的差．
知道馬鈴薯的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出馬鈴薯的密度．

解答 解：（1）實驗時，先將天平放在水平桌面上，然后將游碼移至標(biāo)尺的左端零刻線處．調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時，應(yīng)調(diào)節(jié)橫梁左右兩端的平衡螺母，發(fā)現(xiàn)天平指針偏右，應(yīng)當(dāng)將橫梁左右兩端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)，或一端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)，直至平衡．
（2）天平調(diào)節(jié)平衡后在稱量時，右盤加入一定量的砝碼，天平的指針偏向左側(cè)，這時馬鈴薯的質(zhì)量大于右盤中砝碼的總質(zhì)量，再加入5g的砝碼后，指針偏向右側(cè)，說明5g的砝碼太大，應(yīng)取下5g砝碼，移動游碼直至天平平衡；
（3）由圖乙可知，游碼的分度值是0.2g，馬鈴薯的質(zhì)量是m=2g+5g+1.8g=8.8g；
（4）馬鈴薯的體積V=2cm×2cm×2cm=8cm³，
則馬鈴薯的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{8.8g}{8c{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
（5）②用小刀將馬鈴薯掏成空心的，使其漂浮在水面上，記下量筒水面到達(dá)的刻度V₂，馬鈴薯漂浮在水面上，馬鈴薯受到的重力等于受到的浮力，浮力等于馬鈴薯排開水的重力，
所以，G_馬鈴薯=F_浮=G_排=ρ_水g（V₂-V₁），
所以，馬鈴薯質(zhì)量為：m=ρ_水（V₂-V₁）．
③將馬鈴薯浸沒在水中，記下量筒水面到達(dá)的刻度V₃
④馬鈴薯的體積為：V=V₃-V₁．
馬鈴薯的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$ρ_水．
故答案為：（1）左；
（2）取下最小砝碼，向右移游碼；
（4）1.1×10³；（5）②漂�。虎劢�沒；④=$\frac{{V}_{2}-{V}_{1}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$ρ_水．

點評 （1）本題主要通過天平量筒測固體密度的實驗，考查了天平、量筒的基本使用與讀數(shù)方法，同時還考查了對密度公式的簡單運用，是我們應(yīng)該熟練掌握的基本實驗技能．（2）測量固體密度時，沒有天平，利用固體漂浮的水面上，利用漂浮條件和阿基米德原理測量質(zhì)量是比較典型的方法，一定要掌握．