Question

2．A1班同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室利用天平和量筒測量某液體的密度
（1）小明同學(xué)在調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，指針偏向分度盤中央刻度線的右側(cè)，此時(shí)他應(yīng)將天平的平衡螺母向左（填“左”或“右”）移動(dòng)，才能使天平在水平位置平衡．在稱量時(shí)，如果加上最小砝碼，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的右側(cè)，接下來的正確操作是取下最小砝碼再向右移動(dòng)游碼直至天平平衡．
（2）他按圖中甲、乙、丙的步驟順序進(jìn)行試驗(yàn)，依圖中數(shù)據(jù)可知：液體的質(zhì)量為61.4g，液體的密度為1.02×10³kg/m³（小數(shù)點(diǎn)后，保留兩位數(shù)字）．這樣操作使得測量值比真實(shí)值偏大（選填“大”或“小”），原因是將燒杯中的水向量筒中倒入時(shí)倒不干凈，會(huì)使測得的體積值偏�。ㄟx填“大”或“小”）．

（3）為了更準(zhǔn)確地測量液體的密度，合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序應(yīng)調(diào)整為乙、丙、甲．
（4）小明又采取了另一種方法，測量了該液體的密度．他利用天平、燒杯、刻度尺和水，測量該液體密度的過程如下：（ρ_水已知）
①往燒杯中倒入適量的水，用調(diào)節(jié)好的天平稱出燒杯和水的總質(zhì)量為m；
②用刻度尺測出水面到燒杯底的深度為h₁；
③將水全部倒出，再慢慢地倒入該液體，知道燒杯和該液體的總質(zhì)量仍為m時(shí)停止添加；
④用刻度尺測出液面到燒杯底的深度為h₂
⑤請(qǐng)寫出該液體密度的表達(dá)式：ρ_液體=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．

Answer 1

分析 （1）天平是物理學(xué)中用來測量質(zhì)量的儀器，使用天平時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)，一般遵循“左偏右調(diào)、右偏左調(diào)”的規(guī)律，把物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤，增減砝碼或移動(dòng)游碼，使天平的橫梁重新平衡．
（2）天平讀數(shù)時(shí)，要將砝碼質(zhì)量與游碼的示數(shù)相加．杯中液體的質(zhì)量，應(yīng)用圖乙中杯與液體的總質(zhì)量減去圖甲中空杯的質(zhì)量．液體的密度可用密度的公式ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算得出．
（3）圖中的實(shí)驗(yàn)順序存在最大的問題就是，當(dāng)將杯中的液體倒入量筒中時(shí)，杯壁上會(huì)附著著一定量的液體，從而使體積測量的數(shù)值偏�。�
（4）本題屬于測量液體的密度，根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$，需要測量的物理量是m和v，但本題器材只有天平、燒杯、刻度尺、水（ρ_水己知）和被測量的液體，沒有量筒，因此需要借助水間接地測量液體的體積．

解答 解：（1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，若發(fā)現(xiàn)指針偏向中央刻度的右側(cè)，說明右側(cè)質(zhì)量偏大，此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向左端移動(dòng)；
稱量時(shí)，如果加上最小砝碼后，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的右側(cè)，接下來的正確操作是取下最小砝碼再向右移動(dòng)游碼直至天平平衡．
（2）讀圖可知，圖甲中空杯的質(zhì)量為10g+2g=12g，圖乙中液體與杯的總質(zhì)量為50g+20g+3.4=73.4g．
杯中液體的質(zhì)量=73.4g-12g=61.4g，量筒內(nèi)液體的體積V=60cm³．
液體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{61.4g}{60c{m}^{3}}$≈1.02g/cm³=1.02×10³kg/m³．
操作中，將燒杯中的水向量筒中倒入時(shí)倒不干凈，會(huì)使測得的體積值偏小，由公式ρ=$\frac{m}{V}$得，這樣操作使得密度的測量值比真實(shí)值偏大．
（3）分析可知，由乙到丙的過程中，燒杯中會(huì)不可避免地殘留一定量的液體，從而使體積測量的數(shù)值偏�。�因此，合理的實(shí)驗(yàn)順序應(yīng)為乙、丙、甲，這樣調(diào)整的好處是可以減小液體由于附著在燒杯壁上而產(chǎn)生的誤差．
（4）因?yàn)闊�杯是一樣的即底面積相同故測出液體高度h，則V=Sh，
故④答案為：用刻度尺測出酒精面到燒杯底的高度為h₂
計(jì)算液體的密度：先計(jì)算空燒杯的質(zhì)量為m-ρ_水Sh₁，再計(jì)算液體的質(zhì)量為m-（m-ρ_水Sh₁）=ρ_水Sh₁，
則液體的密度ρ_液體=$\frac{{ρ}_{水}S{h}_{1}}{S{h}_{2}}$=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．
故答案為：（1）左；向右移動(dòng)游碼直至天平平衡；
（2）61.4；1.02×10³；大；�。�
（3）乙、丙、甲；
（4）用刻度尺測出液面到燒杯底的深度為h₂；
（5）$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．

點(diǎn)評(píng) 此題考查在測液體密度的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的一些問題，如天平、量筒的讀數(shù)是基本要求，同時(shí)，合理的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)順序能夠減小實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的誤差．