Question

7．小明同學在“用天平和量筒測礦石的密度”實驗中，選用天平、量簡、小礦石（有吸水性）、細線、燒杯和水，進行了如下的實驗操作：
A．在量筒中倒人適量的水，此時液面的示數為V₁
B．將小礦石放在左盤中，在右盤中增減砝碼并移動游碼直至橫梁平衡
C．將小礦石用細線系好后浸沒在量筒內的水中，此時液面示數為V₂
D．把天平放在水平桌面上
E．把游碼放在標尺的零刻度線處，調節(jié)橫梁上的螺母，使橫梁平衡
（1）為了更準確地測出礦石的密度，你認為以上操作的合理順序是DEBAC．（只填字母序號）
（2）某同學調節(jié)托盤天平平衡時，發(fā)現指針停在分度盤的左側，如圖甲所示，要使天平平衡，應將橫梁右端的平衡螺母向右（選填“左”或“右”）移動．當他用天平測物體質量時，發(fā)現指針仍偏向分度盤的左側（如圖甲所示），這時應該增加（選填“增加”或“減小”）砝碼，當他在天平右盤中放入50g、10g的砝碼各一個，并將游碼移到如圖乙所示的位置時，指針恰好指在分度盤的中央，則被測物體的質量為62g．
（3）如果通過上述操作所測得礦石的體積是20cm³，則礦石的密度為3.1×10³kg/m³，實驗中若要考慮礦石的吸水性，則測量出的礦石密度比真實值偏大．（選填“偏大”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）要用天平測量物體質量，必須做好的幾項準備工作：
①使用時，首先要放到水平臺上，以保證底座水平；
②將游碼撥到零刻度線，防止測量物體質量前已有讀數值；
③調節(jié)平衡螺母使橫梁平衡，因為天平是等臂杠桿，放上物體和砝碼后平衡，才有砝碼質量等于物體質量．
④左盤放物體，右盤放砝碼．物體的質量=砝碼的質量+游碼對應的刻度值．
⑤測量礦石的體積，就應先測量出量筒中水的體積V₁，
⑥測量放入礦石時，礦石和水的總體積V₂，礦石的體積V_礦=V₂-V₁
（2）根據天平的使用規(guī)范天平稱量前，不平衡時應調節(jié)平衡螺母，在使用時應先通過增減砝碼使天平平衡，或移動游碼使之平衡，讀數時左盤物體的質量=右盤砝碼的質量+游碼所對的刻度值；
（3）已知礦石質量m，礦石體積，根據密度的計算公式ρ=$\frac{m}{V}$求出礦石的密度，分析出體積的測量偏差，得出密度的測量誤差．

解答 解：（1）根據天平使用的方法：首先放在水平桌面上，游碼歸零，調節(jié)平衡螺母使天平平衡，測量物體質量時，左盤房屋，右盤放砝碼，物體的質量=砝碼質量+游碼對應的刻度值，礦石的體積通過量筒中兩次液面的體積差進行計算．先測量適量水的體積V₁，再測量礦石和水的總體積V₂，礦石的體積V_礦=V₂-V₁，根據密度公式就能求出礦石的密度．
故合理的順序為：DEBAC．
（2）使用前，指針停在分度盤的左側應向右調節(jié)平衡螺母；稱量時，指針偏向左，說明右盤質量小，應增加砝碼；根據天平的讀數方法，礦石的質量=砝碼質量+游碼對應刻度值即，m=50g+10g+2g=62g．
（3）礦石質量m=62g，礦石體積為20cm³，
所以礦石密度ρ_礦=$\frac{m}{V}$=$\frac{62g}{20c{m}^{3}}$=3.1g/cm³=3.1×10³kg∕m³．
若礦石具有吸水性，所以在測量過程中，質量是準確的；但在測量體積時，原來量筒中水的體積是不變的，當放進該物體，由于吸水性導致水減少一部分，使得量筒中液面上升的幅度變小，故測得的體積會偏小，根據公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，此時測得的密度值應該是偏大的；
故答案為：（1）DEBAC；（2）右；增加；62；（3）3.1×10³；偏大．

點評 （1）本題考查了天平的使用方法，天平是物理學中最基本的測量工具，在使用天平稱量物質質量時要嚴格按照天平的使用規(guī)則，天平平衡的調節(jié)在稱量物質的前后有不同的方法，需要同學們特別注意．
（2）本題的解題關鍵是熟悉測量固體密度的基本實驗程序，注意在密度公式的計算時，單位的轉化容易出錯．