Question

设计与制作：
给你一只弹簧，两个相同的平底试管，足量的水．请你将一架托盘天平改造成一个可以粗略测量小固体块密度大小的装置（ρ_固＞ρ_水）．
要求配图说明：（1）装置；（2）刻度原理；（3）使用步骤．

Answer 1

【答案】分析：若将两个试管分别放在托盘天平的托盘上，注入等量的水（水量要足够没过待测量的物体），此时天平应该是平衡的，将固体放入左盘试管的水中，左盘液面上升的体积等于固体的体积V，在右盘的试管中加水，直到天平重新平衡，则加入水的质量等于固体质量m，利用ρ=能求出固体的密度；
因为弹簧的相邻圆环的间距是均匀的，设计用弹簧的圆环个数表示两试管中水面上升的高度，从而制作出一个可以粗略测量小固体块密度大小的装置．
解答：解：根据分析答案为：
（1）装置：如图所示，调节天平平衡，两试管中装入相同质量的水，放在天平的左右盘上，将弹簧标注若干等份刻度，单位为g/cm³，并将其固定在天平中间，使其下端与试管中的水面相平．

（2）刻度原理：①将被测固体放入左盘试管，液面上升的高度为h_左；
②在右盘试管中加入适量的水，使天平重新平衡，液面上升的高度为h_右；
③天平两端增加的质量相等，
即m_固=m_水加，
∴ρ_固V_固=ρ_水V_水加，
ρ_固Sh_左=ρ_水Sh_右，
∴ρ_固=ρ_水．
（3）使用步骤：①将被测固体放入左盘试管的水中；
②在右盘试管中加入适量的水，使天平重新平衡；
③将弹簧上端拉伸或压缩，使弹簧上示数为“1”的位置与左盘试管液面相平；
④此时右盘试管中的液面对准的弹簧示数就是被测固体的密度，如：对准示数“3”，则ρ_固=3g/cm³．
点评：设计与制作题一般难度较大，先要根据给出的器材，进行原理分析找到解决问题的途径，大胆设计并写出实验步骤．