Question

10．小明發(fā)現(xiàn)橙子放入水中會(huì)下沉，于是想辦法測(cè)量它的密度．
（1）將托盤(pán)天平放在水平桌面上，將標(biāo)尺上的游碼移至零刻度線處，調(diào)節(jié)平衡螺母，直到指針在分度盤(pán)的中央，表示天平平衡．
（2）用天平測(cè)量橙子質(zhì)量，天平平衡時(shí)砝碼和游碼的示數(shù)如圖所示，橙子質(zhì)量為162g．小明利用排水法測(cè)得橙子的體積為150cm³，則橙子的密度是1.08×10³kg/m³．
（3）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明若先用排水法測(cè)出橙子的體積，接著用天平測(cè)出橙子質(zhì)量，這樣測(cè)得的密度值將比真實(shí)值偏大（選填“偏大”或“偏小”）．
（4）小亮不用天平，利用彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、盛有水的大燒杯等器材，也巧妙測(cè)出了橙子的密度．請(qǐng)你將他的測(cè)量步驟補(bǔ)充完整，已知水的密度為ρ_水．
①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出橙子的重力G；
②將橙子浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F；
③橙子密度的表達(dá)式為：ρ_橙=$\frac{G}{G-F}•{ρ}_{水}$（用測(cè)出的物理量和已知量的字母表示）．

Answer 1

分析 （1）將托盤(pán)天平放在水平桌面上，將標(biāo)尺上的游碼移至零刻度線處，調(diào)節(jié)平衡螺母，直到指針在分度盤(pán)的中央，表示天平平衡．
（2）橙子的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼對(duì)應(yīng)的刻度值．知道橙子的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出橙子的密度．
（3）先用排水法測(cè)出橙子的體積，接著用天平測(cè)出橙子質(zhì)量，質(zhì)量偏大，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$判斷密度的大�。�
（4）選用彈簧測(cè)力計(jì)、水、細(xì)線、燒杯、橙子等，測(cè)出橙子的重力，利用浮力知識(shí)測(cè)出橙子的體積，再計(jì)算出橙子的密度．

解答 解：
（1）使用托盤(pán)天平時(shí)應(yīng)把天平放在水平桌面上，將標(biāo)尺上的游碼移到零刻度線處，調(diào)節(jié)平衡螺母，直到指針指到分度盤(pán)的中線處或指針左右擺動(dòng)的幅度相同為止．
（2）標(biāo)尺的分度值為0.2g，橙子的質(zhì)量：m=100g+50g+10g+2g=162g；
橙子的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{162g}{150c{m}^{3}}$=1.08g/cm³=1.08×10³kg/m³．
（3）先用排水法測(cè)出橙子的體積，接著用天平測(cè)出橙子質(zhì)量，由于橙子上粘有水，所以測(cè)得的質(zhì)量偏大，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$知，測(cè)得的密度偏大．
（4）不用天平，利用彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、盛有水的大燒杯等器材，測(cè)橙子的密度的步驟：
①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出橙子的重力G；
②將橙子浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F；
③橙子密度表達(dá)式的推導(dǎo)：
橙子的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}$，
橙子受到的浮力為：F_浮=G-F；
橙子的體積等于橙子排開(kāi)水的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}$，
橙子密度的表達(dá)式為：ρ_橙=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{G-F}•{ρ}_{水}$．
故答案為：（1）分度盤(pán)的中央；
（2）162；1.08×10³；
（3）偏大；
（4）②將橙子浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F；③$\frac{G}{G-F}•{ρ}_{水}$．

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)中的方法是常規(guī)方法和特殊情況下測(cè)量固體密度的方法，本題中用到了等效替代法，借助了彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)浮力求V_排來(lái)得出橙子的體積，有一定的難度，但實(shí)用性強(qiáng)，值得我們學(xué)習(xí)．