Question

九年级寒假时，小王同学从西岭雪山带回了一块坚硬的矿石．他利用家庭实验室的器材测出了这块矿石的密度，测量过程中，他取g=10N/kg．他可用的器材有：天平（最大称量为200g）、量筒、烧杯、杠杆、弹簧测力计（量程为5N）、细线、水．
（1）小王同学首先进行估测，他感觉矿石比一瓶500ml的矿泉水重些，于是他没有直接用天平（附砝码）来测矿石的质量．你认为他的理由是______．
（2）小王同学用图1所示的装置进行测量，图中杠杆水平，细线竖直．他正确操作后，读出弹簧测力计的示数为2.4N，则该矿石的质量m=______kg．
（3）接着他用如图2所示的方法测出了矿石的体积，他的做法是：
A、将矿石放入烧杯，往烧杯中加入适量的水，让矿石浸没，在水面到达的位置做上标记；
B、取出矿石；
C、用量筒往烧杯中加水，直到______．
（4）在用量筒往烧杯中加水时，他先加了100mL水，接着又取了50mL水，继续往烧杯中加，达到要求后，量筒中剩余的水如图3所示．则矿石的密度ρ=______kg/m³．

Answer 1

解：（1）500mL矿泉水的质量：m=ρv=1g/cm³×500cm³=500g，因为矿石的质量大于500g，而天平的最大称量为200g，因此不使用天平是因为矿石的质量超过了天平的最大称量值；
（2）∵L₁：L₂=3：1，F₁=2.4N，并且F₁L₁=GL₂
∴G===7.2N，
矿石的质量m===0.72kg；
（3）A、将矿石放入烧杯，往烧杯中加入适量的水，让矿石浸没，在水面到达的位置做上标记；
B、取出矿石；
C、用量筒往烧杯中加水，直到水面到达标记位置．
（4）由图3可知，量筒中液体的凹液面的底部与36mL刻度线相平，所以瓷片的体积：100mL+50mL-36mL=114mL=114cm³．
矿石的密度：ρ===11.25g/cm³≈6.32×10³kg/m³．
故答案为：（1）矿石的质量超过了天平的量程；（2）0.72；（3）水面到达标记位置；（3）6.32×10³．
分析：（1）使用任何测量工具时，都不可超过测量工具的量程；
（2）根据图1可知：L₁：L₂=3：1，又已知F₁=2.4N，然后根据F₁L₁=F₂L₂即可求出矿石的重力，再根据G=mg求出矿石的质量；
（3）利用等量代换得出矿石的体积；
（4）读数时视线要与凹液面的底部或凸液面的顶部相平，读数前要看清量筒的分度值，要注意量筒的零刻度在量筒的最下方．
利用ρ=求出矿石的密度．
点评：本题考查利用杠杆杆平衡的条件和量筒测固体密度，测量固体密度是初中物理比较基本的实验，还考查了学生的运用知识的能力．