Question

8．小林同學(xué)想測出一個(gè)實(shí)心木球（木球不吸水）的密度，但發(fā)現(xiàn)小木球放在水中會(huì)漂浮在水面上，無法測出它的體積，于是他設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)步驟：
A．把適量的水倒進(jìn)量筒中如圖（a）所示，記錄此時(shí)水的體積為V₁；
B．用細(xì)線在小木球下吊一個(gè)小鐵塊放入水中，靜止時(shí)如圖（b）所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₂；
C．取出木球讓小鐵塊單獨(dú)放入水中靜止時(shí)如圖（c）所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₃；
D．用吸水紙把木球上所粘水擦干，然后用天平測量質(zhì)量，天平平衡時(shí)如圖（d）所示，記錄小木球質(zhì)量為m；
E．利用密度公式計(jì)算出結(jié)果．
（1）將天平放在水平桌面上，游碼移至標(biāo)尺左端的零刻度線，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度標(biāo)尺的左邊，應(yīng)將平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，用調(diào)節(jié)后的天平測量合金的質(zhì)量，平衡使砝碼質(zhì)量和游碼的位置如圖（d）所示，測出木球的質(zhì)量m=11.2g，木球的體積V=20cm³，計(jì)算出小木球的密度ρ_木=0.56g/cm³，此值要比真實(shí)值偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（2）如不用天平，只需在a、b、c三個(gè)步驟中增加一個(gè)步驟也可測出木球的密度，請你寫出這個(gè)步驟：剪斷細(xì)線讓小木球在水中處于漂浮狀態(tài)（或靜止后），靜止時(shí)記錄此時(shí)量筒中水面的示數(shù)為V₄（用字母表示出所測量），請你根據(jù)以上各測量量寫出計(jì)算小木球密度的表達(dá)式：ρ_木=$\frac{{（V}_{4}-{V}_{3}）•{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$（已知水的密度ρ_水）
 

Answer 1

分析 （1）指針偏向分度標(biāo)尺的左邊，應(yīng)將平衡螺母向右移動(dòng)，指針偏向分度標(biāo)尺的右邊，應(yīng)將平衡螺母向左移動(dòng)；
木球的體積等于木球、水和鐵塊的總體積減水和鐵塊的體積；
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算出木球的密度；
造成測量誤差的環(huán)節(jié)主要產(chǎn)生在木塊質(zhì)量的測量上，因?yàn)槲�水后的木球質(zhì)量將變大；
（2）根據(jù)物體的浮沉條件，當(dāng)物體漂浮時(shí)，浮力與重力相等，則木球的質(zhì)量等于漂浮時(shí)排開水的質(zhì)量；從而可以得出木球的密度公式．

解答 解：（1）指針偏向分度標(biāo)尺的左邊，應(yīng)將平衡螺母向右移動(dòng)；
由圖d知，標(biāo)尺的分度值為0.2g，木球的質(zhì)量m=10g+1.2g=11.2g；
量筒的分度值為2ml，由圖b知，V₂=46cm³，由圖c知，V₃=26cm³，所以木球的體積V=V₂-V₃=46cm³-26cm³=20cm³；
則ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{11.2g}{20c{m}^{3}}$=0.56g/cm³；
因?yàn)槟緣K在浸入水中時(shí)會(huì)吸水，再測質(zhì)量時(shí)會(huì)造成質(zhì)量偏大，由公式ρ=$\frac{m}{V}$知：密度測量結(jié)果偏大；
（2）剪斷細(xì)線讓小木球在水中處于漂浮狀態(tài)（或靜止后），靜止時(shí)記錄此時(shí)量筒中水面的示數(shù)為V₄；
木球漂浮時(shí)，浮力等于重力，所以m=m_排=ρ_水（V₄-V₃）；
V=V₂-V₃；
則ρ_木=$\frac{m}{V}$=$\frac{{（V}_{4}-{V}_{3}）•{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．
故答案為：（1）右；11.2；20；0.56；偏大；（2）剪斷細(xì)線讓小木球在水中處于漂浮狀態(tài)（或靜止后），靜止時(shí)記錄此時(shí)量筒中水面的示數(shù)為V₄；$\frac{{（V}_{4}-{V}_{3}）•{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．

點(diǎn)評 此題是測量木球的密度實(shí)驗(yàn)，考查了天平和量筒的讀數(shù)及密度的計(jì)算，同時(shí)涉及到了物體的浮沉條件，學(xué)習(xí)（2）中測量漂浮物體質(zhì)量的方法．