Question

2．小明在做“測食用油密度”的實驗，他在用天平測量油質(zhì)量時出現(xiàn)了如圖所示的情景，其中兩處錯誤的操作是：左盤放物體右盤放砝碼，增減砝碼時，游碼應(yīng)在左端0刻度線．
（1）小明的方案：
a．用已調(diào)節(jié)平衡的天平測出空燒杯的質(zhì)量m，
b．向燒杯內(nèi)倒入適量食用油，測出燒杯和食用油的總質(zhì)量m1，
c．把燒杯內(nèi)的食用油全部倒入量筒內(nèi)，讀出量筒內(nèi)食用油的體積為V，
d．測得的食用油的密度ρ_油=$\frac{{m}_{1}-m}{V}$．
（2）為了減少食用油殘留對小明測量結(jié)果的影響，老師做了如下實驗：在各種規(guī)格的燒杯中倒入適量的食用油，放置一會兒，將全部的油沿杯口倒出，得到如下數(shù)據(jù)：

燒杯規(guī)格/ml	500	250	100	50
空杯質(zhì)量/g	146	100	46	34.5
杯和剩余油的質(zhì)量/g	151	103	48.5	35.8

若小明實驗使用的是100ml的燒杯，則小明在計算油的質(zhì)量時，需要將（m₁-m） 這個數(shù)據(jù)減（加/減）2.5g，否則其測得的密度值偏大（偏大/偏小）．
（3）為了減小實驗誤差，請你補寫出改進(jìn)后的測食用油密度的方案：
a．用已調(diào)節(jié)平衡的天平測出測出燒杯和食用油的總質(zhì)量m_總；
b．把燒杯內(nèi)的食用油適量倒入量筒內(nèi)，讀出量筒內(nèi)食用油的體積為V；
c．用天平測出燒杯和剩下的食用油總質(zhì)量m．

Answer 1

分析 天平的正確使用：把天平放在水平臺上，游碼移到標(biāo)尺左端的零刻度，通過平衡螺母調(diào)平后，物體放在天平的左盤中，用鑷子向右盤添加砝碼，直到橫梁恢復(fù)平衡；
（1）根據(jù)實驗中測量的物理量，利用密度公式推導(dǎo)表達(dá)式；
（2）已知100ml的空燒杯質(zhì)量、燒杯和剩余油的質(zhì)量，可以得到燒杯壁上沾有食用油的質(zhì)量．利用ρ=$\frac{m}{V}$分析密度值的偏差時，從質(zhì)量、體積是否變化、如何變化考慮；
（3）在能夠測量出食用油密度的前提下，實驗步驟的確定應(yīng)有利于減小誤差，利用ρ=$\frac{m}{V}$求得食用油密度．

解答 解：如圖，物體放在了右盤中，與砝碼的位置顛倒了，再測量過程中游碼沒有在零刻度線上；
（1）食用油的質(zhì)量：m_油=m₁-m，
食用油的密度：ρ油=$\frac{{m}_{油}}{V}$=$\frac{{m}_{1}-m}{V}$；
（2）100ml的燒杯沾有的食用油質(zhì)量為m₀=48.5g-46g=2.5g
因為在燒杯壁上沾有2.5g食用油，所以測量其它食用油質(zhì)量時，測得的數(shù)值需要減去2.5g，才是食用油是實際質(zhì)量，否則質(zhì)量值偏大．由ρ=$\frac{m}{V}$知，在體積一定時，質(zhì)量m偏大，所以密度值偏大．
（3）既然燒杯中的食用油不能完全倒入量筒，就先測量燒杯和食用油的總質(zhì)量，再測燒杯和剩余食用油的質(zhì)量，兩者之差就是量筒中食用油的質(zhì)量．
故答案為：左盤放物體右盤放砝碼；增減砝碼時，游碼應(yīng)在左端0刻度線；（1）$\frac{{m}_{1}-m}{V}$；（2）減；2.5；偏大；（3）燒杯和食用油總質(zhì)量m_總；用天平測出燒杯和剩下的食用油總質(zhì)量m．

點評 實驗過程不可避免地存在誤差，我們在設(shè)計實驗時，應(yīng)該考慮到導(dǎo)致誤差增大的因素，可能的情況下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以達(dá)到減小誤差的目的．