Question

11．小红物理学习小组在“测量物质的密度”的实验中，所用器材有：天平、小石块、烧杯、水、细线等，她的实验过程如下：

（1）调节天平平衡时，应将游码移至零刻度线处，若发现天平的指针偏向分度盘的右侧，应将平衡螺母向左调（填“左”或“右”），直至天平平衡．
（2）用天平测出石块的质量m₁．
（3）如图甲所示，将烧杯中装入适量的水，置于天平上，平衡时的读数为m₂．
（4）如图乙所示，接着用细线将石块拴住，使之完全浸没在上述烧杯的水中，天平平衡时的读数为m₃（此时手向上拉住细线另一端，石块不触杯壁和杯底，水不外溢）．
（5）若水的密度为ρ_水，则石块排开水的质量为m₃-m₂，石块的体积为$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$．
（6）石块的密度表达式为ρ_石=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$．
（7）此实验过程中若将（3）（4）顺序对换，则所测密度的误差是偏小．

Answer 1

分析 （1）将天平放在水平台上后，将游码移至左端的零刻线，指针偏右说明左盘高，平衡螺母向左调；
（5）用细线将石块拴住，使之完全浸没在上述烧杯的水中，天平平衡时的读数为m₃（此时手向上拉住细线另一端，石块不触杯壁和杯底，水不外溢），排开水的质量为（3）（4）质量之差，利用排开水的体积即为石块的体积，结合密度公式求出体积；
（6）利用密度公式表达石块的密度；
（7）若对换步骤顺序，从排开水的体积变化入手分析测量体积变化，分析密度变化．

解答 解：（1）调节天平平衡时，应将游码移至零刻度线处，若发现天平的指针偏向分度盘的右侧，应将平衡螺母向左调，直至天平平衡；
（5）用细线将石块拴住，使之完全浸没在上述烧杯的水中，天平平衡时的读数为m₃（此时手向上拉住细线另一端，石块不触杯壁和杯底，水不外溢），排开水的质量为m_排=m₃-m₂；若水的密度为ρ_水，石块的体积为V_石=V_排=$\frac{{m}_{排}}{ρ}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$．
（6）石块的密度为ρ石块=$\frac{{m}_{石}}{{V}_{石}}$=$\frac{{m}_{1}}{\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$
（7）此实验过程中若将（3）（4）顺序对换，则所测水与烧杯的质量m2变小，因为提出石块时会有水带出，则所测排开水的体积变大，因此测得的石块的体积变大，故测量石块的密度偏小．
故答案为：（1）零刻度线；左；
（5）m₃-m₂；$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$．
（6）$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$；
（7）小．

点评 此题主要考查学生对于测量密度实验的理解和掌握，天平的调解、利用转换思维求体积是重点与难点．