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5.在“用天平和量筒测量小石块密度”的实验中:

(1)调节天平平衡时,将天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度线后,指针静止时的位置如图甲所示,若使天平平衡则应将平衡螺母向右移动.
(2)天平平衡后,测量小石块适量时,又出现了如图甲所示的情况,为了使天平平衡,在不加减砝码的情况下,应该向右移动游码,使天平平衡,最终右盘中砝码和标尺上游码的位置如图乙所示,则小石块的质量是27.2g.
(3)用细线系住石块放入装有50mL水的量筒中,量筒中液面如图丙所示,则石块的体积为10cm3;石块的密度是2.72×103kg/m3
(4)为了培养小明设计实验的能力,老师将量筒取走,让他只用天平、烧杯、水、细线和记号笔测出石块的密度.他设计了实验方案如下,请你补充完整:
①用天平测出石块的质量m1
②在烧杯中注入适量的水,在水面对应的位置做出标记,用天平测出烧杯和水的总质量m2
③将烧杯中水倒出,用细线把小石块拴好放入烧杯,向烧杯内注入水,使水面到达标记处,测出总质量为m3
④石块的密度表达式ρ=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}$•ρ(水的密度为ρ).

分析 (1)调节天平平衡时,指针左偏右调;
(2)在称量过程中,不能再调节平衡螺母,通过加减砝码或移动游码使天平平衡;
且物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值;
(3)读出石块和水的总体积,计算出石块的体积,根据公式ρ=$\frac{m}{V}$得出石块的密度;
(4)根据等效替代法,石块的体积等于石块排开水的体积.

解答 解:(1)图甲中天平指针左偏,故平衡螺母应向右移动;
(2)天平平衡后,测量小石块适量时指针又左偏,在不加减砝码的情况下,应该向右移动游码,直至天平平衡;
由图乙知,标尺的分度值为0.2g,石块的质量m=20g+5g+2.2g=27.2g;
(3)图丙中水和石块的总体积为60cm3,石块的体积V=60cm3-50cm3=10cm3
石块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{27.2g}{10c{m}^{3}}$=2.72g/cm3=2.72×103kg/m3
(4)要测出石块的体积,在第③步,需在烧杯内倒入水,使水面到达标记处,则水的质量为m3-m1,排开水的质量m水=m2-(m3-m1)=m1+m2-m3;
石块的体积V=V=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}{{ρ}_{水}}$;
则石块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{1}}{\frac{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}$•ρ
故答案为:(1)右;(2)27.2;(3)10;2.72×103;(4))③向烧杯内注入水,使水面到达标记处;$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}$•ρ

点评 本题是测量石块的密度的实验,考查了常用的测量方法,同时考查了没有量筒的情况下,等效替代法的应用,常用于测量体积较大的物体的体积.

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