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20.小明想要知道豆浆的密度大小,于是他进行了如下操作:
(1)将托盘天平放在水平桌面上,游码置于标尺的零刻度处,调节天平横梁平衡时,出现了如图所示的现象,他应该向右(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使横梁平衡;
(2)用托盘天平测出空烧杯的质量m0
(3)把豆浆倒入烧杯中,用托盘天平测出烧杯和豆浆的总质量m1,则倒入烧杯中的豆浆质量为m1-m0(用测得的物理量表示);
(4)将烧杯中的豆浆全部倒入量筒,读出量筒中豆浆的体积V,由此得知豆浆的密度为$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$(用测得的物理量表示);
(5)实验过程中,若只有天平、烧杯和水,请你帮助小明设计一个测量豆浆密度的实验,要求写出需要测量的物理量及计算豆浆密度的表达式(用字母表示).
实验步骤:①用天平测出空烧杯的质量m1
②在烧杯内装入一定量的水,并在水面的位置做一个标记,用天平测出水和烧杯的总质量m2
③倒出水,再将豆浆倒入烧杯,至先前的标记处,用天平测出豆浆和烧杯的总质量m3.;
计算豆浆密度的表达式ρ=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}•{ρ}_{水}$.

分析 (1)根据天平调平的方法与注意事项完成实验步骤;
(2)测牛奶的密度需要测出牛奶的质量与体积,
(3)根据实验步骤应(1)本实验的难点在于没有量筒,无法直接测量液体的体积,因此,可考虑使用等效替代的方法,用等体积的水来替代等体积的未知液体,利用水的密度已知这一特点,找出这种液体的密度与水的密度的关系即可;

解答 解:(1)调节天平横梁平衡时,左偏右调,由图知指针向左偏,所以应该向右移动平衡螺母; 
(2)用托盘天平测出空烧杯的质量m0
(3)又测出豆浆与烧杯的质量m1,则倒入烧杯中的豆浆质量为m1-m0
(4)测得量筒中豆浆的体积为V,则豆浆的密度为ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$,
(5)没有量筒,无法直接测量液体的体积,
因此,需使用等效替代的方法,用等体积的水来替代等体积的豆浆,
实验步骤:①用天平测出空烧杯的质量m1
②在烧杯内装入一定量的水,并在水面的位置做一个标记,用天平测出水和烧杯的总质量m2
③倒出水,再将豆浆倒入烧杯,至先前的标记处,用天平测出豆浆和烧杯的总质量m3
豆浆密度表达式的推导过程:
根据步骤①②可得水的质量为m2-m1,则水的体积为V=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$;
根据步骤①③可得豆浆的质量为m3-m1
根据步骤②③可知,豆浆的体积和水的体积相同,
所以豆浆密度的表达式:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}•{ρ}_{水}$.
故答案为:(1)右;(3)m1-m0;(4)$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$;
(5)①用天平测出空烧杯的质量m1
②在烧杯内装入一定量的水,并在水面的位置做一个标记,用天平测出水和烧杯的总质量m2
③倒出水,再将豆浆倒入烧杯,至先前的标记处,用天平测出豆浆和烧杯的总质量m3
豆浆密度的表达式:ρ=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}•{ρ}_{水}$.

点评 在测密度的实验中,一般依据的原理都是公式ρ=$\frac{m}{V}$,即通过测质量与体积最终求出密度,因此,根据本题的特点,求体积成为测量的难点.这里运用了等效替代的方法,利用已知密度的水,等效替代待测的液体,从而求出其体积,这是本题的重要突破口,值得我们学习和借鉴.

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