Question

20．學習了密度的知識之后，小華用天平和量筒測量某種礦石的密度：為此，小華準備了天平、量筒、燒杯、細線、以及適量的水和大小不一礦石兩塊．

（1）他把天平放在水平桌面上，游碼撥到零刻度處，發(fā)現(xiàn)刻度盤指針如圖1所示，為了使天平平衡，應該向左端調(diào)節(jié)平衡螺母，直到天平平衡．
（2）然后將鐵礦石放在天平的左盤中，在另一盤中增減砝碼，當加入最小砝碼時，發(fā)現(xiàn)分度盤指針如圖2所示，接下來正確的操作是取下最小砝碼，向右移動游碼，直到天平平衡，待天平再次平衡時，所加砝碼和游碼在標尺上的位置如圖3所示，則礦石的質(zhì)量是62g；
（3）小華想，“礦石”會不會有吸水性，經(jīng)思考后，他先將“礦石”放入盛水的燒杯中足夠長時間，再取出來擦干表面的水，放入盛有40ml水的量筒中，水面升高至如圖4所示位置，他這樣做的目的是避免因“礦石”吸水而使其密度測量值偏大（選填“偏大”、“偏小”或“準確”），礦石的密度ρ=3.1g/cm³=3.1×10³kg/m³．
（4）若換用另一塊礦石，體積較大，放不進量筒，他利用燒杯和天平按圖5所示方法測出了礦石的體積．操作如下：
A．往燒杯中加入適量的水，把礦石浸沒，在水面到達的位置做上標記；
B．取出礦石，測得燒杯和水的總質(zhì)量為122g；
C．往燒杯中加水，直到水面與標記相平，再測出此時燒杯和水的總質(zhì)量為179g；
D．計算出礦石的體積為57cm³．

Answer 1

分析 （1）測量前天平平衡調(diào)節(jié)：①把天平放在水平臺上，把游碼撥到零刻度；②調(diào)節(jié)天平的橫梁平衡時，向指針相反方向調(diào)節(jié)平衡螺母；
（2）測量時，物體放左盤，向右盤中添加砝碼或移動游碼使天平平衡；物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量與游碼對應的刻度值的和．
（3）若礦石吸水，測量的體積偏小，根據(jù)密度公式，密度測量會偏大；
根據(jù)圖示讀出水和礦石的總體積，求出礦石的體積，由密度公式求出礦石的密度；
（4）較大石塊的體積等于石塊排開水的體積，求出石塊排開水的質(zhì)量，求出石塊排開水的體積，即石塊的體積．

解答 解：
（1）他把天平放在水平桌面上，游碼撥到零刻度處，如圖1所示指針偏向分度盤右側(cè)，為了使天平平衡，應該向左端調(diào)節(jié)平衡螺母，直到天平平衡．
（2）測量時，將鐵礦石放在天平的左盤中，在另一盤中增減砝碼，當加入最小砝碼時，如圖2所示指針偏向分度盤右側(cè)，接下來正確的操作是：取下最小砝碼，向右移動游碼，直到天平平衡；待天平再次平衡時，由如圖3所示，則礦石的質(zhì)量：m=50g+10+2g=62g；
（3）如果直接放入水中，由于礦石吸水導致水和礦石的總體積變小，所以會使測得礦石的體積偏小，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可知，他這樣做的目的可以避免因礦石吸水而使其密度測量值偏大．
量筒中水的體積V_水=40ml=40cm³，礦石放入量筒中后的總體積V_總=60ml=60cm³，
則礦石的體積為：V=V_總-V_水=60cm³-40cm³=20cm³，
故密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{62g}{20c{m}^{3}}$=3.1g/cm³=3.1×10³kg/m³．
（4）礦石體積較大，放不進量筒，利用燒杯和天平測出了礦石的體積：
A、往燒杯中加入適量的水，把礦石浸沒，在水面到達的位置做上標記；
B、取出礦石，測得燒杯和水的總質(zhì)量為122g；
C、往燒杯中加水，直到水面與標記相平，再測出此時燒杯和水的總質(zhì)量為179g．
D、礦石排開水的體積：V=V_水═$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{179g-122g}{1.0g/c{m}^{3}}$=57cm³．
故答案為：（1）零刻度處；左；（2）左；取下最小砝碼，向右移動游碼，直到天平平衡；62；（3）偏大；3.1；3.1×10³；（4）③水面與標記相平；④57．

點評 此題考查學生對于密度測量實驗的理解和掌握，實驗中注意天平的調(diào)節(jié)和讀數(shù)，以及實驗誤差的分析，還考查了等效替代的方法測量較大石塊的體積，石塊的體積等于石塊排開水的體積．對誤差要根據(jù)物體有吸水性認真分析．