Question

（2013?铁岭）下面是小丽同学测量合金块密度的实验，请你将实验过程补充完整．
（1）她把天平放在水平台上，发现指针偏向分度盘中线右侧，马上调节平衡螺母，你认为小丽在操作上的明显错误是；

没有把游码移到标尺左端的零刻度处

．改正错误后，若指针偏向分度盘中线的左侧，她应该向

右

调节平衡螺母．
（2）如图甲所示，用调好的天平测出合金块的质量为

23.4

g．
（3）如图乙、丙所示，用量筒测合金块的体积，从而算出合金块的密度为

2.34×10³

kg/m³．
（4）实验结束后，她还想测量一个小笔帽的密度，由于笔帽很小，无法用天平和量筒直接测量它的质量和体积．但是善于观察的小丽发现笔帽在水中下沉，而在老师给定的盐水中却漂浮．她经过认真思考，在没有使用量筒的前提下，利用合金块（合金块的体积可以用V_金表示，质量用m_金表示，密度用ρ_金表示）就测出了笔帽的密度．请你帮她完成实验．
①将笔帽放入装有适量盐水的烧杯中，缓慢倒入适量的水并搅拌使盐水均匀，待盐水稳定后，根据笔帽的浮沉情况，不断加水或加盐水，经反复调试，使笔帽最终恰好能在盐水中

悬浮

．
②取出笔帽，将

装有盐水的烧杯

放在天平的左盘测出其质量为m₁．
③用细线将合金块系住

浸没在盐水中

，天平再次平衡时，右盘砝码的总质量加游码所对的刻度值m₂．
④笔帽密度表达式；ρ_笔帽=

m排

V排

=

m2-m1

V金

（用物理量的符号表示）．

Answer 1

分析：（1）根据天平的正确使用进行判断：
把天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻度；
调节天平的平衡螺母使天平的横梁平衡，平衡螺母向上翘的一端移动；
物体放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘，使天平的横梁重新平衡；
物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值．
（2）物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值．
（3）读出水的体积、水和石块的体积，求出石块的体积，根据密度公式求出物体的密度．
（4）实验中通过使笔帽悬浮在盐水中，得出盐水的密度跟笔帽的密度相等；
根据悬挂法，通过天平示数的变化，得知m_排的大小，从而可以计算出盐水的密度，便等于笔帽的密度．

解答：解：（1）由题意知，小丽将托盘天平放到水平台上，没有把游码移到标尺左端的零刻度处，便调节横梁右端的平衡螺母，明显错误；
在调节过程中发现指针指在分度盘中线的左侧，说明天平的右端上翘，他应将平衡螺母向上翘的右端移动．
（2）由图甲知，刻度尺的分度值为0.2g，小石块的质量：m=20g+3.4g=23.4g．
（3）由图乙知，水的体积为60ml，水和石块的体积为70ml，则小石块的体积为V=70ml-60ml=10ml=10cm³；
小石块的密度：ρ=

m

V

=

23.4g

10cm3

=2.34g/cm³=2.34×10³kg/m³；
（4）①通过不断改变盐水的密度，最终使笔帽能在盐水中悬浮，根据物体的浮沉条件，可得盐水的密度等于笔帽的密度；
②将装有盐水的烧杯放在天平上测出其质量m₁；
③用细线拉住合金完全浸没在盐水中，此时示数为m₂，合金受到水的浮力作用，根据力的作用的相互性，水受到合金的反作用力，所以天平的示数增大，因为F_浮=G_排，则m_排=m₂-m₁；
④则ρ_笔帽=ρ_盐水=

m排

V排

=

m2-m1

V金

．
故答案为：（1）没有把游码移到标尺左端的零刻度处；右；（2）23.4；（3）2.34×10³；（4）①悬浮；②装有盐水的烧杯；③浸没在盐水中；
④ρ_笔帽=

m排

V排

=

m2-m1

V金

．

点评：此题是测量固体密度的实验，考查了天平的调节、读数、量筒的读数及密度的计算，注意密度单位的换算，（4）中通过调制与笔帽密度相等的盐水，来测量笔帽的密度，特别是搞清V排和m排的对应关系是难点，应注意理解．