Question

一帆同學在實驗室利用天平、量筒等器材測量小礦石的密度時，其主要實驗步驟是：
A．用量筒測出小礦石的體積為5ml；
B．將小礦石從水中取出，立即放在已調(diào)節(jié)平衡的天平托盤上，加減砝碼并移動游碼，測出小礦石的質量為12.5g．
（1）在調(diào)節(jié)天平時，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的右側（如圖所示），此時應將平衡螺母向

左

（選填“左”或“右”）端調(diào)；依據(jù)一帆同學的數(shù)據(jù)，小礦石密度ρ_石=

2.5

g/cm³，請你評估：這一實驗過程測算出的密度結果將

大

（選填“偏大”、“偏小”或“準確”），原因是

礦石沾水質量偏大

．
（2）一帆同學在實驗中不慎把量筒打破，現(xiàn)在，實驗室中有下列器材和物品：①天平（含砝碼）、②彈簧測力計、③燒杯、④細線（質量、體積忽略不計）、⑤水（已知水的密度ρ_水）、⑥長方體小礦石．請利用上述部分器材設計出另一種測小礦石密度的方法．（寫一種即可）
A．選擇的實驗器材是：

②③④⑤⑥

 （填器材前面的序號）．
B．主要的實驗步驟：
①

用細線系牢小礦石，并掛在彈簧測力計上

；
②

用彈簧測力計測出小礦石的重力為G

；
③

用彈簧測力計吊著小礦石，把小石塊浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F

．
C．小礦石密度的最終表達式：

ρ_石=

Gρ水

G-F

．

Answer 1

分析：（1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時，平衡螺母向上翹的一端移動．
知道礦石的質量和體積，根據(jù)密度公式求出礦石的密度．
先測量礦石的體積，然后測量礦石的質量，礦石上會沾有水，會使礦石的質量偏大，體積測量準確，導致密度測量值不準確．
（2）要測礦石的密度，需要知道礦石的質量和體積．
礦石的質量可以用天平直接測量，可以用彈簧測力計測量重力，可以利用漂浮條件和阿基米德原理測量．
沒有量筒，利用浮力測量礦石的密度也是常用的方法．

解答：解：（1）如圖，指針偏向分度盤的右側，天平的右端下沉，左端上翹，平衡螺母向上翹的左端移動．
礦石的密度：ρ=

m

V

=

12.5g

5cm3

=2.5g/cm³．
先在量筒中測量礦石的體積，礦石上會沾有水，直接測量礦石的質量，礦石的質量會偏大．礦石的體積不變，礦石的密度會偏大．
（2）用彈簧測力計測量礦石的重力G；
用彈簧測力計吊著小礦石，把小石塊浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F；
礦石的質量為：m_石=

G

g

，
礦石浸沒在水中受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV_石=G-F，
礦石的體積：V_石=

G-F

ρ水g

，
礦石的密度：ρ_石=

m石

V石

=

G g

G-F ρ水g

=

Gρ水

G-F

．
故答案為：（1）左；2.5；偏大；礦石沾水質量偏大；
（2）A．②③④⑤⑥；
B．主要的實驗步驟：
①用細線系牢小礦石，并掛在彈簧測力計上；
②用彈簧測力計測出小礦石的重力為G；
③用彈簧測力計吊著小礦石，把小石塊浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F；
C．小礦石密度表達式：ρ_石=

Gρ水

G-F

．

點評：測量固體密度時一定要想法測量物體的質量和體積．
測量固體質量的方法：用天平測量質量；用彈簧測力計測量重力求質量；利用漂浮條件求重力，再求出質量．
測量固體體積的方法：量筒測量體積，阿基米德原理測量體積；同體積的水等效替代的方法．