Question

12．“勤奋”物理兴趣小组的同学们课下想测一块合金的密度，他们有下列器材：一台没有砝码的天平，两只完全相同的烧杯，一只量筒，水和滴管．小组同学共同没计实验方案，请你参与到小组设计中，完成下列操作步骤：
（1）调好天平，将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘内，把合金块放在左盘烧杯内．
（2）向右盘烧杯中缓缓倒水，再用滴管调节，直到天平平衡．
（3）将烧杯内水倒入空羹筒中，测出水的体积（如图甲所示）．用细线栓好合金块，将其放入如图甲的量筒中．测量水和合金块的总体积（如图乙所示），则合金块的密度为3×10³kg/m³．
（4）测出的合金块密度值比真实值小（填“偏大”或“偏小”），产生的原因是将右盘烧杯的水倒入量筒时有水残留杯壁，导致合金块质量偏小．

Answer 1

分析 （1）测量时要求天平的平衡是指横梁在水平位置平衡；
（2）合金块的质量和烧杯内的水的质量相等．知道烧杯内水的体积，根据m=ρV求出水的质量，即合金块的质量．
知道合金块的质量和体积，根据ρ=$\frac{m}{V}$求合金块的密度．
（3）合金块的质量和烧杯内的水的质量相等，烧杯内的水不能全部倒入量筒，测量水的体积偏小，求出的质量偏小，求出的密度偏小．

解答 解：
（1）将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘内，把合金块放在左盘烧杯内．
（2）向右盘烧杯中缓缓倒水，再用滴管调节，直至天平平衡；
（3）因为ρ=$\frac{m}{V}$，
所以烧杯内水的质量为：m=ρV=1.0g/cm³×60cm³=60g，
合金块的质量为：m=60g，
合金块体积：V=80ml-60ml=20ml=20cm³，
合金块密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{60g}{20c{m}^{3}}$=3g/cm³=3×10³kg/m³；
（4）烧杯内的水不能全部倒入量筒，测量水的体积偏小，求出的质量偏小即合金块的质量偏小，求出的密度偏小．
故答案为：
（2）向右盘烧杯内加水，并用滴管调节；
（3）3×10³；
（4）小；将右盘烧杯的水倒入量筒时有水残留杯壁，导致合金块质量偏小．

点评 对于固体和液体密度测量过程中，对于测量值偏大或偏小的问题分析是个难点，一定明确质量和体积哪个是准确的，通过另一个的偏大或偏小判断密度的偏大或偏小．