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15.小明同學想測出一個實心塑料球的密度,但是發(fā)現塑料球放在水中會漂浮在水面上,于是小明設計了以下實驗步驟:

A.用調好的天平測出塑料球的質量,天平平衡時右盤放了10g砝碼,游碼位置如圖a所示,記錄塑料球的質量為m;
B.把適量的水倒進量筒中如圖b所示,記錄此時水的體積為V1;
C.用細線在塑料球下吊一個小鐵塊放入水中,靜止時如圖c所示,記錄此時量筒的示數為V2;
D.取出塑料球,把小鐵塊單獨放入水中靜止時如圖d所示,記錄此時量筒的示數為V3;
E. 利用密度公式計算出結果.
根據上述實驗過程,回答下列問題:
(1)實驗中多余的步驟是B.(填字母)
(2)實驗中用天平測出塑料球的質量 m=11.2 g,塑料球的密度 ρ=0.56×103kg/m3.此密度的測量值比真實值偏。
(3)在交流時小華認為,本題所用器材中,不用天平,也能測出該塑料球的密度,只需在 B、C、D 三個步驟中再增加一個步驟.
請你寫出這個步驟將塑料球放入圖b所示的量筒內使其漂浮在水面上,讀出量筒示數V4
根據你補充的步驟,寫出計算塑料球密度的表達式 ρ=$\frac{({V}_{4}-{V}_{1}){ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$.(用字母表示,水的密度為ρ

分析 (1)根據圖c、d便可得出塑料球的體積,從而可判斷出多余的步驟;
(2)根據砝碼和游碼對應的刻度值計算塑料球的質量,讀出塑料球和小鐵塊浸沒水后水面到達的刻度,讀出只有鐵塊浸沒在水中時水面到達的刻度,求出塑料球的體積,根據密度公式計算物體的密度.
根據體積的測量方法判斷出體積的測量誤差,得出密度的測量誤差;
(3)實驗中如果沒有天平,利用浮力的方法求出塑料球的質量,讓塑料球漂浮在裝有適量水的量筒中,塑料球的重力=浮力=塑料球排開水的重力,再求出塑料球的質量,由密度公式得出塑料球密度.

解答 解:(1)實驗中測出塑料球和鐵塊的總體積及鐵塊的體積,便可求出塑料球的體積,所以步驟B是多余的;
(2)游碼對應的刻度值,標尺每一個大格代表1g,每一個小格代表0.2g,游碼對應的刻度值是1.2g.
塑料塊的質量=砝碼的質量+游碼對應的刻度值=10g+1.2g=11.2g.
塑料球的體積=V2-V3=46ml-26ml=20ml=20cm3
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{11.2g}{20c{m}^{3}}$=0.56g/cm3=0.56×103kg/m3;
將塑料球撈出時,上面會沾有水,造成體積測量偏大,由ρ=$\frac{m}{V}$可知密度測量偏小;
(3)若不用天平,利用浮力的方法求出塑料球的質量,讓塑料球漂浮在圖b的量筒中,記下水面到達的刻度V4,塑料球的重力=浮力=塑料球排開水的重力,所以,塑料球的質量=塑料球排開水的質量,
所以塑料球的質量:m=(V4-V1)ρ
塑料球的體積:V=V2-V3,
根據密度公式得,ρ=$\frac{({V}_{4}-{V}_{1}){ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$.
故答案為:(1)B;(2)11.2;0.56×103;;(3)將塑料球放入圖b所示的量筒內使其漂浮在水面上,讀出量筒示數V4;$\frac{({V}_{4}-{V}_{1}){ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$.

點評 測量固體的密度時,
實驗中有天平和量筒,分別測量固體的質量和體積.
實驗中沒有天平時,采用彈簧測力計測量重力求質量,或利用漂浮的物體浮力等于重力,再求質量.
實驗中沒有量筒或固體太大時,采用固體浸沒在水中,利用阿基米德原理求體積,或利用溢水杯法,溢出水的體積等于固體體積.
總之,測量固體的密度時,要直接或間接測量固體的質量和體積,根據密度公式求密度.

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