Question

15．如圖1所示，小明在測量一塊不規(guī)則小礦石（質(zhì)量分布均勻）密度的實驗中：

（1）將天平放置在水平臺上，將游碼移至左端零刻度后發(fā)現(xiàn)天平指針的左右偏移情況如圖1（甲）所示，此時他應(yīng)將橫梁右邊的平衡螺母向左調(diào)．
（2）用天平測小礦石的質(zhì)量，當(dāng)盤中所加砝碼及游碼位置如圖1（乙）所示時天平平衡，則此小礦石的質(zhì)量為33.4g．在量筒內(nèi)裝有一定量的水，該小礦石放入前后情況如圖1（丙）所示，則礦石的體積為10cm³，礦石的密度為3.34g/cm³．
（3）小明受阿基米德鑒別皇冠真?zhèn)畏椒ǖ膯�發(fā)，又設(shè)計了一種測固體密度的方法：
①如圖2（甲）將兩個已調(diào)好零刻度的彈簧測力計懸掛在鐵架臺下，將一溢水杯和另一空杯用細(xì)線拴在測力計下，向溢水杯中加入一定量的水，使水滿過溢水口流入空杯中；
②當(dāng)水不再流出時，讀出彈簧測力計的讀數(shù)G₁=0.94N和G₂=0.40N；
③如圖2（乙）將一小金屬塊用細(xì)線拴住并慢慢放入溢水杯中，此時溢出的水全部流入另一杯中，當(dāng)水不再流出時，讀出彈簧測力計的讀數(shù)G₃=1.1N和G₄=0.5N；
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，取g=10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，可知小金屬塊的體積是10cm³，小金屬塊的密度是2.6×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）天平應(yīng)放在水平臺上，先把游碼撥到標(biāo)尺左端零刻度線處，然后調(diào)節(jié)橫梁右端的平衡螺母，直到橫梁平衡．調(diào)節(jié)時，指針向右偏，游碼向左調(diào)節(jié)．放置物體時，應(yīng)遵循左物右碼的規(guī)則；
（2）讀取天平的示數(shù)時應(yīng)將砝碼質(zhì)量與游碼示數(shù)相加，向燒杯中所添加水的體積就是礦石的體積，通過量筒兩次的示數(shù)之差可以求出；
礦石的密度可利用密度的公式計算得出．
（3）小石塊排開水的重力等于右側(cè)小杯增加的重力，根據(jù)阿基米德原理求出小石塊受到的浮力；
知道小石塊排開水的重力，根據(jù)G=mg求出排開水的質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出排開水的體積，即為小石塊的體積；
小石塊的重力等于現(xiàn)在溢水杯中水和小石塊的重加流入空杯的水重再減去原來溢水杯中的水重，知道小石塊的重力求出小石塊的質(zhì)量，知道小石塊的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出小石塊的密度．

解答 解：
（1）將天平放在水平臺上，并將游碼撥到標(biāo)尺左端零刻度線處，指針向右偏，平衡螺母應(yīng)該向左調(diào)節(jié)；
（2）由圖乙知，礦石的質(zhì)量：m=20g+10g+3.4g=33.4g；
由圖丙知，礦石的體積：V=40cm³-30cm³=10cm³；
則礦石的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{33.4g}{10c{m}^{3}}$=3.34g/cm³．
（3）小石塊排開水的重力：G_排=0.5N-0.4N=0.1N，
根據(jù)阿基米德原理可知，小石塊受到的浮力：F_浮=G_排=0.1N；
小石塊完全浸沒，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，小石塊的體積：
V=V_排=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{G}_{排}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-5m³=10cm³
小石塊的重力等于現(xiàn)在溢水杯中水和小石塊的重加流入空杯的水重再減去原來溢水杯中的水重，
則G_石=G₃+G_排-G₁=1.1N+0.1N-0.94N=0.26N，
石塊的質(zhì)量：m_石=$\frac{{G}_{石}}{g}$=$\frac{0.26N}{10N/kg}$=0.026kg，
石塊的密度：
ρ_石=$\frac{{m}_{石}}{V}$=$\frac{0.026kg}{1{0}^{-5}{m}^{3}}$=2.6×10³kg/m³．
故答案為：（1）左；（2）33.4；10；3.34；（3）10；2.6×10³．

點評 （1）本題考查了天平、量筒的讀數(shù)，密度公式的計算，測量誤差的分析，都是我們應(yīng)該掌握的基本知識點．通過本題重點學(xué)習(xí)的還是等效替代法的運用，適用于在沒有量筒的情況下測量固體的體積，需要我們認(rèn)真領(lǐng)會．
（2）本題考查了石塊密度的計算，涉及到阿基米德原理、密度公式、重力公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道小石塊的重力等于現(xiàn)在溢水杯中水和小石塊的重加流入空杯的水重再減去原來溢水杯中的水重．