Question

12．椰汁是同学们非常喜欢的一种饮料，在学习了密度知识以后，小明拿着一盒椰汁饮料想测量它的密度，他来到物理实验室，利用天平砝码、量筒、椰汁进行了如图实验：
（1）①把天平放在水平台上，将游码放在标尺左端零刻度线处，此时天平的指针静止在如图甲所示的位置，应向右（填“左”或“右”）调节平衡螺母，使横梁平衡．
②用天平测出椰汁的和包装盒的总质量为128g，将适量椰汁倒入量筒中，如图乙所示，则量筒内椰汁的体积为60cm³．
③再用天平测出剩余椰汁和盒的总质量，砝码的质量和游码在标尺上的位置如图丙所示，则剩余椰汁和包装盒的总质量为67.4g，量筒中椰汁的质量为60.6g．
④经计算可知椰汁的密度为1.01g/cm³．
（2）暑假时爸爸给小明带回来一个椰子，小明感觉椰汁十分可口，他想这椰汁与他所喝的饮料椰汁密度是否相同呢？于是，她找来了两个量筒、足够的水、盆、剪刀、一个空的椰汁饮料盒和记号笔，测出了椰汁的密度．实验过程如下，请你帮他补充完整．
①用剪刀将饮料盒的上端剪开，装入适量的椰汁，放入水盆中使其竖直漂浮，并用记号笔在盒上作出水面位置的标记．
②将盒中的椰汁全部倒入量筒，测出其体积为V₁．
③向盒中装水，放入水盆中使其竖起漂浮，调节盒中水的质量直到盆中水面达到标记处．
④将盒中的水全部倒入量筒测出其体积为V₂．
⑤椰汁密度的表达式为ρ_椰汁=$\frac{{v}_{2}{ρ}_{水}}{{v}_{1}}$（用物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 （1）天平的调节和读数、量筒的读数都有相应的规则要求，对照要求可得出相应的答案，利用密度的公式进行计算可椰汁的密度；
（2）这种测量方法的难点在于没有天平，无法测量液体的质量，实验设计中，主要采取了等效替代的方法，借助浮力的知识，用排开水的质量替代椰汁的质量，并最终利用公式表示出椰汁的密度．

解答 解：（1）①调节天平前应先将游码移至标尺的零刻度线处，图甲中指针偏左，说明左侧质量偏大，应向右移动平衡螺母；
②读图可知，图乙中量筒的示数为60cm³；
③读图丙可知，剩余椰汁和盒的总质量为50g+10g+5g+2.4g=67.4g，量筒中椰汁的质量=128g-67.4g=60.6g；
④椰汁的密度ρ=$\frac{m}{v}$=$\frac{60.6g}{60c{m}^{3}}$=1.01g/cm³；
（2）③盒中装入水，调节至分盆中水面达到先前标记的位置时，说明此时两次的排水质量相同，也就是盒中水的质量与先前盒中椰汁的质量相同；
④再用量筒量出盒中这部分水的体积，就可以利用公式计算出水的质量了，也就可以得出椰汁的质量；
⑤椰汁密度的表达式ρ_椰汁=$\frac{{m}_{椰汁}}{{v}_{1}}$=$\frac{{m}_{水}}{{v}_{1}}$=$\frac{{v}_{2}{ρ}_{水}}{{v}_{1}}$．
故答案为：（1）①零刻度线，右；②60；③67.4，60.6；④1.01；
（2）③达到标记处；④将盒中的水全部倒入量筒测出其体积为V₂；⑤$\frac{{v}_{2}{ρ}_{水}}{{v}_{1}}$．

点评 两个实验都是测量椰汁的密度，不同的是第一个方案是实验室中最常用的基本方案，利用了天平与量筒来进行测量，是我们应该掌握的基本要求，而第二个方案而是在没有量筒的情况下，借助等效替代的方法，利用水的密度和浮力的知识，巧妙求出椰汁的质量，进而求出密度的方法，值得我们借鉴．