Question

一帆同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室利用天平、量筒等器材測(cè)量小礦石的密度時(shí)，其主要實(shí)驗(yàn)步驟是：
A．用量筒測(cè)出小礦石的體積為5ml；
B．將小礦石從水中取出，立即放在已調(diào)節(jié)平衡的天平托盤(pán)上，加減砝碼并移動(dòng)游碼，測(cè)出小礦石的質(zhì)量為12.5g．
（1）在調(diào)節(jié)天平時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤(pán)的右側(cè)（如圖所示），此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向

左

（選填“左”或“右”）端調(diào)；依據(jù)一帆同學(xué)的數(shù)據(jù)，小礦石密度ρ_石=

2.5

g/cm³，請(qǐng)你評(píng)估：這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)算出的密度結(jié)果將

大

（選填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”），原因是

礦石沾水質(zhì)量偏大

．
（2）一帆同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中不慎把量筒打破，現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材和物品：①天平（含砝碼）、②彈簧測(cè)力計(jì)、③燒杯、④細(xì)線（質(zhì)量、體積忽略不計(jì)）、⑤水（已知水的密度ρ_水）、⑥長(zhǎng)方體小礦石．請(qǐng)利用上述部分器材設(shè)計(jì)出另一種測(cè)小礦石密度的方法．（寫(xiě)一種即可）
A．選擇的實(shí)驗(yàn)器材是：

②③④⑤⑥

 （填器材前面的序號(hào)）．
B．主要的實(shí)驗(yàn)步驟：
①

用細(xì)線系牢小礦石，并掛在彈簧測(cè)力計(jì)上

；
②

用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小礦石的重力為G

；
③

用彈簧測(cè)力計(jì)吊著小礦石，把小石塊浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F

．
C．小礦石密度的最終表達(dá)式：

ρ_石=

Gρ水

G-F

．

Answer 1

分析：（1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)．
知道礦石的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出礦石的密度．
先測(cè)量礦石的體積，然后測(cè)量礦石的質(zhì)量，礦石上會(huì)沾有水，會(huì)使礦石的質(zhì)量偏大，體積測(cè)量準(zhǔn)確，導(dǎo)致密度測(cè)量值不準(zhǔn)確．
（2）要測(cè)礦石的密度，需要知道礦石的質(zhì)量和體積．
礦石的質(zhì)量可以用天平直接測(cè)量，可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力，可以利用漂浮條件和阿基米德原理測(cè)量．
沒(méi)有量筒，利用浮力測(cè)量礦石的密度也是常用的方法．

解答：解：（1）如圖，指針偏向分度盤(pán)的右側(cè)，天平的右端下沉，左端上翹，平衡螺母向上翹的左端移動(dòng)．
礦石的密度：ρ=

m

V

=

12.5g

5cm3

=2.5g/cm³．
先在量筒中測(cè)量礦石的體積，礦石上會(huì)沾有水，直接測(cè)量礦石的質(zhì)量，礦石的質(zhì)量會(huì)偏大．礦石的體積不變，礦石的密度會(huì)偏大．
（2）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量礦石的重力G；
用彈簧測(cè)力計(jì)吊著小礦石，把小石塊浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F；
礦石的質(zhì)量為：m_石=

G

g

，
礦石浸沒(méi)在水中受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV_石=G-F，
礦石的體積：V_石=

G-F

ρ水g

，
礦石的密度：ρ_石=

m石

V石

=

G g

G-F ρ水g

=

Gρ水

G-F

．
故答案為：（1）左；2.5；偏大；礦石沾水質(zhì)量偏大；
（2）A．②③④⑤⑥；
B．主要的實(shí)驗(yàn)步驟：
①用細(xì)線系牢小礦石，并掛在彈簧測(cè)力計(jì)上；
②用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小礦石的重力為G；
③用彈簧測(cè)力計(jì)吊著小礦石，把小石塊浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F；
C．小礦石密度表達(dá)式：ρ_石=

Gρ水

G-F

．

點(diǎn)評(píng)：測(cè)量固體密度時(shí)一定要想法測(cè)量物體的質(zhì)量和體積．
測(cè)量固體質(zhì)量的方法：用天平測(cè)量質(zhì)量；用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力求質(zhì)量；利用漂浮條件求重力，再求出質(zhì)量．
測(cè)量固體體積的方法：量筒測(cè)量體積，阿基米德原理測(cè)量體積；同體積的水等效替代的方法．