Question

19．在測(cè)量一種合金塊密度的實(shí)驗(yàn)中

（1）將天平放在水平臺(tái)面上，把游碼移到標(biāo)尺的零刻度線處．橫梁靜止時(shí)，指針指在分度盤中央刻度線的右側(cè)，如圖甲所示．為使橫梁在水平位置平衡，應(yīng)將橫梁右端的平衡螺母向左（選填“右”或“左”）端移動(dòng)．
（2）用正確的方法稱合金塊的質(zhì)量，平衡時(shí)放在盤中的砝碼和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖乙所示，則合金塊的質(zhì)量為47.4 g．
（3）用細(xì)線拴好合金塊，把它放入盛有30mL水的量筒中，水綿到達(dá)的位置如圖丙所示，則合金塊的體積為10cm³，合金塊的密度為4.74g/cm³．
（4）請(qǐng)利用以下器材：合金塊、彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)燒杯、足量的水和細(xì)線，再設(shè)計(jì)出一種測(cè)量合金塊密度的實(shí)驗(yàn)方案．要求：寫出方案的實(shí)驗(yàn)步驟及合金塊密度的表達(dá)式（用測(cè)量量和已知量表示）．
實(shí)驗(yàn)步驟：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出合金重力G；
②將合金浸沒在燒杯的水中，讀出此時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)為F_示．
合金塊密度的表達(dá)式：ρ_合金=$\frac{G{ρ}_{水}}{G-{F}_{示}}$．

Answer 1

分析 （1）將天平放在水平臺(tái)面上，把游碼移到標(biāo)尺的零刻度線處；天平是測(cè)量物體質(zhì)量的工具，使用前要調(diào)節(jié)橫梁平衡，先將游碼移至零刻度線，再根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)；天平的調(diào)節(jié)原則是：左偏右調(diào)，右偏左調(diào)，先快后慢；
（2）當(dāng)天平二次平衡時(shí)，物體的質(zhì)量等于右盤中砝碼的質(zhì)量與標(biāo)尺上游碼所對(duì)應(yīng)的刻度值之和；
（3）合金體積等于總體積與水的體積之差，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算合金密度；
（4）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出合金的重力，根據(jù)m=$\frac{G}{g}$求出質(zhì)量m；再將合金完全浸沒在水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)F_浮=G-F_示求出浮力，根據(jù)阿基米德原理即可求出合金浸沒時(shí)排開水的體積，即合金的體積；最后根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出合金的密度．

解答 解：（1）將天平放在水平臺(tái)面上，把游碼移到標(biāo)尺的零刻度線處；根據(jù)天平的調(diào)節(jié)和使用方法，如圖所示，指針右偏，應(yīng)向左調(diào)節(jié)平衡螺母．
（2）注意用天平測(cè)物體質(zhì)量時(shí)，物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼所對(duì)刻度，而要準(zhǔn)確讀出游碼所對(duì)刻度，必須明確標(biāo)尺的分度值及以游碼左端所對(duì)刻度為準(zhǔn)．如圖所示，天平的分度值是0.2g，即m_合金=砝碼質(zhì)量+游碼對(duì)應(yīng)刻度值=20g+20g+5g+2.4g=47.4g．
（3）由丁圖，量程的分度值為2ml，放入合金后總體積為40ml=40cm³，
合金體積V=40cm³-30cm³=10cm³，
所以合金密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{47.4g}{10c{m}^{3}}$=4.74g/cm³．
（4）步驟：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出合金重力G；
②將合金浸沒在燒杯的水中，讀出此時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)為F_示；
（2）計(jì)算表達(dá)式：
合金質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$；
合金受到的浮力為F_浮=G-F_示，
根據(jù)阿基米德原理：F_浮=G-F_示=ρ_水gV_排，
則合金的體積：V=V_排=$\frac{G-{F}_{示}}{{ρ}_{水}g}$，
合金密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-{F}_{示}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G{ρ}_{水}}{G-{F}_{示}}$．
故答案為：（1）零刻度線；左；（2）47.4；（3）10；4.74；（4）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出合金重力G；將合金浸沒在燒杯的水中，讀出此時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)為F_示；$\frac{G{ρ}_{水}}{G-{F}_{示}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題在測(cè)合金密度的實(shí)驗(yàn)中，考查了天平的調(diào)節(jié)與讀圖，量筒的讀數(shù)，密度公式的應(yīng)用．若測(cè)量固體的密度只有天平，沒有量筒，需要間接測(cè)量固體的體積，可采用浮力法或等效替代的方法．