Question

小明在测量小石块密度时设计了如下实验步骤：
①把天平放在水平工作台上； ②将游码移至标尺左端的零刻度线处；
③把待测石块放在左盘中，在右盘中增减砝码并移动游码直至天平横梁平衡，记下石块的质量m；
④将石块用细线拴住后，慢慢浸没到量筒里的水中，记下水面对应的刻度值V；
⑤根据测得的数据计算出金属块的密度ρ．
（1）请指出以上设计中缺少的两个重要步骤和某个需要测量的物理量，要求详细叙述操作过程并将需要测量的物理量加注字母．
（2）用测得的物理量字母表示该金属块的密度ρ=______．
（3）如果石块具有吸水性，则按小明的方法测出的石块密度将______（填“偏大”、“偏小”、“不变”）．
（4）要减小由于石块的吸水性引起的偏差，怎么办？请设计一种方法．

Answer 1

解：（1）①把天平放在水平台上，没有调节天平的横梁平衡，所以在步骤②、③之间应加入以下步骤：调节天平横梁上的平衡螺母，使天平的横梁平衡．
②测量石块的密度时，要测量石块的质量和体积，实验步骤中，只测量了水和石块的总体积，还要测量石块浸没水之前的体积，所以步骤③、④之间应加入以下步骤：在量筒里倒入适量的水，记下水面对应的刻度值V₀．
（2）石块的质量是m，石块的体积是；V_石=V-V₀，
所以石块的密度：ρ==．
（3）如果石块具有吸水性，会导致水和石块的总体积变小，石块的质量不变，导致石块的密度变大．
（4）要减小由于石块的吸水性引起的偏差，可以采用测量石块体积前首先将石块吸足水，或采用沙子测量石块的体积．
故答案为：（1）在步骤②、③之间应加入以下步骤：调节天平横梁上的平衡螺母，使天平的横梁平衡；在步骤③、④之间应加入以下步骤：在量筒里倒入适量的水，记下水面对应的刻度值V₀；（2）；（3）偏大；（4）在测量石块的体积前，可以让石块先吸足水，再放入量筒中测量体积或用沙子来测体积．
分析：（1）①根据天平的正确使用进行判断：
把天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻度；
调节天平的平衡螺母使天平的横梁平衡；
物体放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘，使天平的横梁重新平衡；
物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值．
②测量石块的密度时，首先用天平测量石块的质量，然后量筒中倒入适量的水测量水的体积，再把石块浸没在水中，测量水和石块的总体积，求出石块的体积．最后根据密度公式求出石块的密度．
（2）知道石块的质量和体积，根据密度公式求出石块密度．
（3）如果石块吸水会导致水和石块的总体积变小，石块的质量不变，导致石块的密度变大．
（4）由于石块的吸水性导致石块体积测量不准确，可以采用测量石块体积前首先将石块吸足水，或采用沙子测量石块的体积．
点评：实验过程中会造成一些误差，对于测量密度出现的误差，可以采用分析质量的测量和体积的测量，一般情况下是一者不变，分析另一者的变化，根据密度公式来判断密度的变化．