Question

18．小明想用天平、砝碼、燒杯、足量的水來(lái)測(cè)石塊的密度：

（1）小明在調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，指針出現(xiàn)圖甲所示情況，他應(yīng)將平衡螺母向右端調(diào)節(jié)；如果在稱量過程中指針又出現(xiàn)如圖甲所示情況，他應(yīng)增加砝碼或向右移動(dòng)游碼．
（2）小明用已調(diào)好的托盤天平測(cè)量物體的質(zhì)量，操作情況如圖乙所示，請(qǐng)指出其中兩個(gè)錯(cuò)誤：①用手直接去拿砝碼；②將砝碼放在了左盤，物體放在了右盤．小明改正錯(cuò)誤后，天平再次平衡后，砝碼和游碼位置如圖丙所示，所稱量燒杯和水的質(zhì)量是81.6g．
（3）小明將石塊浸沒到上述燒杯中的水中，如圖丁所示，此時(shí)天平所顯示的質(zhì)量值為91.6g，放手后石塊沉入水底后，測(cè)得燒杯、水和石塊的總質(zhì)量為107.6g，則石塊的密度為2.6×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）天平的使用：
一放：①首先將天平放在水平工作臺(tái)上；②將游碼放在標(biāo)尺左端的零刻線上；
二調(diào)：調(diào)節(jié)平衡螺母，使指針指在分度盤的中央；
三測(cè)：左物右碼，按從大到小的順序用鑷子依次加減砝碼，若最小的砝碼不能使其平衡時(shí)，則移動(dòng)游碼使其平衡；
（2）測(cè)量物體質(zhì)量過程中，注意左物右碼，且用鑷子加減砝碼；平衡時(shí)物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼在標(biāo)尺上所對(duì)的刻度值，在讀數(shù)時(shí)要注意標(biāo)尺的分度值．
（3）放手后石塊沉入水底后，測(cè)得燒杯、水和石塊的總質(zhì)量減去用手提著時(shí)天平的示數(shù)為手拉物體的力，再算出物體的質(zhì)量和重力，根據(jù)稱量法測(cè)浮力，再根據(jù)阿基米德原理算出物體排開液體的體積就是物體的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$算出物體的密度．

解答 解：
（1）小明在調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，圖中指針指向分度盤的左側(cè)，因此應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)；
如果在稱量過程中指針又出現(xiàn)如圖甲所示情況，說明被測(cè)物體的質(zhì)量較大，此時(shí)應(yīng)該增加砝碼或向右移動(dòng)游碼，使天平橫梁重新平衡；
（2）由圖乙知，物體放在了右盤，砝碼放在了左盤；在加減砝碼時(shí)，用手拿取，未用鑷子；
標(biāo)尺的分度值是0.2g，因此燒杯和水的質(zhì)量m₁=50g+20g+10g+1.6g=81.6g；
由題意可得，石塊的質(zhì)量m_石=107.6g-81.6g=26g，
小明將石塊浸沒到上述燒杯中的水中，此時(shí)天平所顯示的質(zhì)量值為91.6g，放手后石塊沉入水底后，測(cè)得燒杯、水和石塊的總質(zhì)量為107.6g，
因整體受力平衡，則增大的重力等于減小的拉力，即：
F=m_增大g=（107.6-91.6）×10^-3kg×10N/kg=0.16N；
石塊浸沒在水中時(shí)受到重力、浮力、拉力，即G-F_浮=F=0.16N；
石塊的重力為：G=m_石g=26×10^-3kg×10N/kg=0.26N；
石塊受到的浮力為：F_浮=G-F=0.26N-0.16N=0.1N；
根據(jù)阿基米德原理F_浮=ρ_水gV_排可得，石塊排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-5m³=10cm³；
因?yàn)槭瘔K全部浸沒，石塊的體積等于排開水的體積，
石塊的密度為：ρ=$\frac{{m}_{石}}{V}$=$\frac{26g}{10c{m}^{3}}$=2.6g/cm³=2.6×10³kg/m³
故答案為：（1）右；增加砝碼或向右移動(dòng)游碼；
（2）①用手直接去拿砝碼；將砝碼放在了左盤，物體放在了右盤；81.6；
（3）2.6×10³．

點(diǎn)評(píng) （1）本題考查了天平的使用方法，天平是物理學(xué)中最基本的測(cè)量工具，在使用天平稱量物質(zhì)質(zhì)量時(shí)要嚴(yán)格按照天平的使用規(guī)則，天平平衡的調(diào)節(jié)在稱量物質(zhì)的前后有不同的方法，需要同學(xué)們特別注意．
（2）本題的解題關(guān)鍵是熟悉測(cè)量固體密度的基本實(shí)驗(yàn)程序，注意在密度公式的計(jì)算時(shí)，單位的轉(zhuǎn)化容易出錯(cuò)．