Question

8．小楠同学想测出一个塑料球的密度，但是他发现塑料球放在水中会漂浮在水面上，无法测出它的体积，于是小楠设计了以下实验步骤，如图所示．

A．用天平测量塑料球的质量，天平平衡时右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图A所示，记录塑料球质量为m；
B．用细线在塑料球下吊一个小铁块放入水中，静止时如图B所示，记录此时量筒的示数为V₁；
C．把适量的水倒进量筒中如图C所示，记录此时量筒的示数为V₂；
D．把小铁块单独放入水中静止时如图D所示，记录此时量筒示数的为V₃；
E．利用密度公式计算出结果．
根据上述实验过程，回答下列问题：
（1）请你按正确的操作过程帮他重新排列实验步骤序号ACDBE （只填字母序号）
（2）将托盘天平放在水平桌面上，将标尺上的游码移到零刻度处，发现指针偏向分度盘的右侧，此时应将平衡螺母 （“平衡螺母”或“游码”）向左端调节，直到指针指向分度盘的中央；
（3）在测量塑料球的质量时，向右盘中添加砝码，当加上最小砝码后，发现指针仍指向分度盘右侧的位置，如图E所示，则接下去应完成的操作是：取出最小的砝码，然后向右移动游码，直至天平横梁平衡．
（4）实验中使用天平测出塑料球的质量m=15.6g，塑料球的体积V=20cm³，计算出塑料球的密ρ=0.78×10³kg/m³．
（5）小明测出另一个由同种材料做成的塑料球质量为62.4g，体积为120cm³，则这个塑料球的空心体积至少为40cm³．

Answer 1

分析 （1）测量固体的密度（固体不溶于水）：应先测量固体的质量，然后在量筒中倒入适量的水测量水的体积，把固体浸没在水中，测量水和固体的体积，进而求出固体的体积，再根据密度公式计算；
（2）天平是测量物体质量的工具，使用前要调节横梁平衡，先将游码移至零刻度线，再根据指针的偏转调节；天平的调节原则是：左偏右调，右偏左调，先快后慢；
（3）天平指针偏向分度盘的右侧，说明右盘砝码质量过大，应取出右盘质量最小的砝码，然后移动天平横梁标尺上的游码，使天平平衡；
（4）塑料球的质量等于天平砝码和游码的质量之和，根据分度值读出图B和图D中量筒的示数，两者差值即为塑料球的体积，根据密度公式求出塑料球的密度；
（5）由密度公式计算实心部分的体积，由V_空=V-V_实计算空心体积．

解答 解：
（1）如果先测量塑料球的体积，再测塑料球的质量时，塑料球上面会沾有水，使塑料球的质量偏大，影响测量结果，经分析得，正确的顺序为：
A．用天平测量塑料球的质量，天平平衡时右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图A所示，记录塑料球质量为m；
C．把适量的水倒进量筒中如图C所示，记录此时量筒的示数为V₂；
D．把小铁块单独放入水中静止时如图D所示，记录此时量筒示数的为V₃；
B．用细线在塑料球下吊一个小铁块放入水中，静止时如图B所示，记录此时量筒的示数为V₁；
E．利用密度公式计算出结果．
所以实验步骤序号为：ACDBE；
（2）用天平测量物体的质量时，把天平放在水平台上，游码放在标尺左端的零刻线处，然后调节平衡螺母，使使指针对准分度盘的中线；图E中，指针偏向分度盘的右侧，应将平衡螺母向左移动；
（3）测量时指针偏向分度盘的右侧，说明右侧质量大，应取出最小的砝码，然后向右移动游码，直至天平横梁平衡；
（4）由图A可知，塑料球的质量：m=10g+5g+0.6g=15.6g，
量程的分度值为2mL，由图B和图D可知，塑料球的体积：V=V_B-V_D=70mL-50mL=20mL=20cm³，
则塑料球的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{15.6g}{20c{m}^{3}}$=0.78g/cm³=0.78×10³kg/m³；
（5）由密度公式可得62.4g这种材料的体积，即实心部分体积：V_实=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{62.4g}{0.78g/c{m}^{3}}$=80cm³，
所以这个塑料球的空心体积：V_空=V-V_实=120cm³-80cm³=40cm³．
故答案为：（1）ACDBE；（2）平衡螺母；左；（3）取出最小的砝码，然后向右移动游码，直至天平横梁平衡；（4）15.6；20；0.78×10³；（5）40．

点评 本题考查了量筒与天平的使用及读数，密度公式的应用等问题．量筒是初中物理中的常用测量仪器，注意其量程和分度值，读数时，视线要与凹液面保持相平；使用天平需要注意：平衡螺母只是调节平衡，在测量过程中不能移动位置；游码位置的改变相当于在右盘中增减砝码，调平过程中需要固定在零刻度线处．