Question

20．小明想測量大米的密度的實驗中，
（1）小軍同學(xué)用托盤天平測量物體的質(zhì)量，操作情況如圖丁所示，請指出其中的錯誤是哪些：
①用手拿砝碼；②物體和砝碼放反了；③測量前游碼沒有移到標(biāo)尺左端的零刻度上
但由于大米容易吸水，導(dǎo)致體積明顯變化，因此用排水的方法測量大米的體積是不合理的，于是小明進(jìn)行了如下實驗和思考．
（2）使用托盤天平只稱取5克大米，先向右盤加5g砝碼，再向左盤加大米，稱量過程中發(fā)現(xiàn)天平指針偏向右邊（如圖甲）．接下來小明應(yīng)如何操作？繼續(xù)向右盤加大米直至天平平衡．
（3）由于米粒間存在較大間隙，按圖乙的方式用量筒直接測量大米體積，則會導(dǎo)致測得的密度值偏�。�
（4）小明思考：能否用排空氣的方法測量大米的體積呢？他設(shè)想將大米與空氣密封在一個注射器內(nèi)，只要測出注射器內(nèi)空氣和大米的總體積及此時注射器內(nèi)空氣的體積，其差值就是大米的體積．但如何測出空氣的體積呢？
他先稱取5克大米，然后在老師的幫助下，利用注射器和特殊裝置測出兩組數(shù)據(jù)．?dāng)?shù)據(jù)記錄如表（大米的體積不變）：由實驗二測得大米的密度為1.25×10³kg/m³．

注射器內(nèi)空氣和5g大米的總體積	注射器內(nèi)空氣體積
24ml	V
14ml	0.5V

Answer 1

分析 （1）從天平的正確使用和注意事項分析其中的錯誤：把天平放在水平臺上，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，砝碼放在天平的右盤，使天平的橫梁重新平衡；物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼對應(yīng)的刻度值．天平使用的注意事項：不要把化學(xué)藥品和潮濕的物體直接放在天平盤上；要用鑷子夾取砝碼，不能用手拿砝碼；砝碼要及時放回砝碼盒，要輕拿輕放；
（2）明確了要稱量出的大米的質(zhì)量，應(yīng)固定砝碼，向左盤中添加大米，直到天平平衡；
（3）明確米粒間存在較大間隙，便不難判斷用量筒量取大米體積時對測量結(jié)果的影響；
（4）根據(jù)壓縮前注射器內(nèi)空氣的體積：V=24ml-V_大米；壓縮后注射器內(nèi)空氣的體積：0.5V=14ml-V_大米．
列方程求出大米的體積V_大米，然后用公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出大米的密度．

解答 解：（1）甲圖中的錯誤有：①物體和砝碼和位置放反了；②用手直接拿砝碼；③游碼未歸零．
（2）因為下面實驗中用的大米的質(zhì)量為5g，所以5g的砝碼是不能改變的，故應(yīng)先 向右盤加5g砝碼，再 向左盤加大米直到橫梁平衡為止；稱量中指針偏向右邊說明右邊重了，但5g的砝碼不能改變所以向左盤加大米；
（3）由于米粒間存在較大間隙，按圖乙的方式用量筒直接測量大米體積，則會導(dǎo)致測得的體積值偏大；
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，導(dǎo)致測得的密度值偏��；
（3）根據(jù)壓縮前注射器內(nèi)空氣的體積：V=24ml-V_大米；壓縮后注射器內(nèi)空氣的體積：0.5V=14ml-V_大米．
即$\left\{\begin{array}{l}{V=24ml-{V}_{大米}}\\{0.5V=14ml-{V}_{大米}}\end{array}\right.$
解得：V_大米=4ml=4cm³，所以大米的密度ρ=$\frac{m}{{V}_{大米}}$=$\frac{5g}{4c{m}^{3}}$=1.25g/cm³=1.25×10³kg/m³．
故答案為：（1）用手拿砝碼，物體和砝碼放反了，測量前游碼沒有移到標(biāo)尺左端的零刻度上；
（2）向右盤加5g砝碼；向左盤加大米；繼續(xù)向右盤加大米直至天平平衡；
（3）��；（4）1.25×10³．

點評 此題中因為大米的體積不好直接測量，因此用到間接測量法．通過表中數(shù)據(jù)，列方程來求出大米的體積，再根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$求出大米的密度．間接測量法的應(yīng)用很值得借鑒和學(xué)習(xí)．