Question

5．如图1是在“探究物质的密度”实验中使用的天平，砝码盒中配备的砝码有100g、50g、20g、10g、5g等．请你完成下列问题：
（1）调节天平时应将游码移至零刻度处，然后调节平衡螺母，使天平横梁平衡．
（2）小王同学进行了下列实验操作：
A．用天平测出烧杯的质量m₀；
B．往烧杯内倒入盐水，用天平测出烧杯和盐水的总质量m_l；
C．将烧杯中的盐水全部倒入量筒（未超量程），测出这部分盐水的体积V；  
D．用天平测出倒出盐水后烧杯的质量m₂；
小王按ABC顺序进行实验测出盐水密度，并写出密度表达式为ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$；你认为小王的测量结果会小（偏大/偏小），上述较好的实验顺序为BCD（填字母代号）盐水密度表达式为ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$．

（3）小王测量烧杯和盐水的总质量m_l时，估计盐水和烧杯的总质量在150g左右．试加砝码时，应用镊子夹取100g、50g砝码各1个放入右盘中，第一次指针偏向标尺右侧，这表示砝码的质量大了；则应取下50g砝码，经加减砝码后，最终指针偏向标尺左侧，这时他应该调节游码．
（4）如图2是小李同学在实验操作过程中的情况．他的错误是：在称量过程中用手调节平衡螺母
（5）小华那一组的同学已经测出了小石块的质量为m₀，由于同组同学的不小心，将量筒损坏了，于是他们在没有量筒的情况下设计了如下的方案测量小石块的体积：
①如图a所示，在烧杯中装满水，用调节好的天平测出烧杯与水的总质量为m₁；
②如图b所示，将烧杯取下，用细线系住小石块并将其放入烧杯的水中，等烧杯内的水不再溢出时，将小石块取出，并用抹布将烧杯外的水擦干．
③如图c用天平测出烧杯及其内剩余水的总质量为m₂．
④则小石块的体积V=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$．（用他们所测的物理量表示）
从图a到图c的操作引起体积的测量值比真实值大（选填“偏大”、“偏小”、“不变”）；请你针对他们第②步到第③步的操作（或上图中3到5的操作）作一点改进，使得测量值更加接近于真实值，简要写出你的方法：在a中测满杯水与石块的总质量，b中石块不拿出来，烧杯擦干后直接在c中测石块和剩下的水与杯的总质量．

Answer 1

分析 （1）据指针的偏转方向判断天平哪端下沉，调节过程中，调节天平平衡时，平衡螺母向上翘的方向移动．
（2）测量盐水密度的正确顺序是：测出烧杯和盐水的总质量，将盐水倒入量筒中，读出体积，再测出烧杯的质量，求出量筒中盐水的质量，根据密度公式求出盐水的密度；
（3）指针偏右，说明右侧质量较大，应将平衡螺母向左移；天平测量过程中，如果试加了最小砝码后，向右侧偏，应取下最小砝码，向右移动游码，直至横梁平衡；
（4）使用天平测量过程中不能调节平衡螺母；
（5）此种方法中，石块的体积用水的体积来替代，因此表示出水的体积就是石块的体积；从水中取走石块时，会沾走一部分的水，这是影响水的体积的主要原因，改进时也应从这一角度进行思考．

解答 解：（1）如图，调节天平平衡时，指针右偏，说明天平右端下沉，平衡螺母向相反的方向移动，平衡螺母向左移动．
（2）小王按ABC顺序进行实验测出盐水密度，其密度表达式为ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$；在步骤C中，量筒中的盐水不能全部倒入烧杯，测得m₂偏小，但V准确；由ρ=$\frac{m}{V}$可知，结果偏小；测量盐水密度的正确顺序是：测出烧杯和盐水的总质量，将盐水倒入量筒中，读出体积，再测出烧杯的质量，求出量筒中盐水的质量，根据密度公式求出盐水的密度，此时盐水密度表达式为ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$．
（3）试加砝码时，应用镊子夹取100g、50g砝码各1个放入右盘中，第一次指针偏向标尺右侧，这表示砝码的质量 大了；则应取下 50g砝码，经加减砝码后，最终指针偏向标尺左侧，这时他应该 调节游码．
（4）称量物体质量时，不能调节平衡螺母．
（5）根据题意，小石块排开水的体积与小石块的体积是相同的，水的质量可通过两次测量，求出质量之差，再根据公式算出体积即可，因此其表示式为：V=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$；
从图中E到F的操作中可以看出，当从烧杯中取出石块时，石块会沾走一定量的水，从而使第二次称量时，水的质量变小，使质量之差变大，最终使质量测得的体积偏大；
针对存在误差的原因，我们可采取将石块一起进行质量测量，而且第二次不拿出来的方法．
故答案为：（1）平衡螺母；
（2）$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$；小；BCD；$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$；
（3）大；50；调节游码；
（4）在称量过程中用手调节平衡螺母；
（5）$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$；大；在a中测满杯水与石块的总质量，b中石块不拿出来，烧杯擦干后直接在c中测石块和剩下的水与杯的总质量．

点评 天平的调节、使用、读数，量筒的读数，利用密度公式进行计算，这都是我们在测量密度的实验中必须掌握的．通过此题我们还应该学会一种利用等效替代来间接求物体体积的方法，并能够根据要求选择出最佳方案．