Question

18．同学们实验课上想要测量金属块的密度．
（1）小明在实验中用托盘天平测量金属块质量时，操作情况如图甲，请指出其中的错误：
①用手拿砝码；
②被测物体放在右盘，砝码放在左盘；
③测量前，游码没有归零．

（2）在正确的操作过程中，若在调节天平横梁平衡时，指针出现图乙所示情况，他应该的操作是向左移动平衡螺母使横梁平衡；如果在称量过程中指针又出现如图乙所示情况时，他接 下来的操作是减砝码或向左移游码．
（3）小红在测量时遇到特殊情况，实验用的天平无砝码，其他可利用的器材有：两只完全相同的烧杯、一只量筒、水、滴管．她设计了测定合金块密度的下列操作方案：
①把天平放在水平台上，正确调节使天平平衡．
②将两只空烧杯分别放在天平的左右盘内，把合金块放入左盘烧杯中；
③向右盘烧杯中缓缓倒水，使天平恢复平衡；
④将烧杯内的水倒入空量筒中，测出水的体积（如丙 图a所示）；
⑤用细线拴好合金块，将其放入图 a 的量筒内，测出水和合金块的总体积（如丙图b所示）
A．在上述第③的横线上，缺失的步骤是用滴管调节． 
B．合金块的质量=60g；合金的密度3×10³kg/m³．
C．在读数无误的情况下，小明测出的合金块密度值与真实值相比偏小（填“偏大”或“偏小”），产生这一误差的主要原因是烧杯中的水不能全部倒入量筒，致使测量的水总体积偏小．

Answer 1

分析 （1）①天平的正确使用：
把天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻度；
调节天平的平衡螺母使天平的横梁平衡；
物体放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘，使天平的横梁重新平衡；
物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值．
②天平使用的注意事项：
不要超过天平的测量范围；
不要把化学药品和潮湿的物体直接放在天平盘上；
要用镊子夹取砝码，不能用手拿砝码；
砝码要及时放回砝码盒，要轻拿轻放；
（2）通过观察指针指在分度盘上的位置来判断天平是否平衡，如果是调节时不平衡，应调节平衡螺母，如果是称量时不平衡，则应减砝码或移动游码；
（3）测固体密度的原理是ρ=$\frac{m}{V}$，由于无砝码，在右盘中加水使其平衡，则水的质量等于合金块质量，体积用常规方法测出；但注意此试验中在将烧杯中的水倒入量筒中时，因烧杯壁粘液体而不能全部倒入，还是考查玻璃容器粘液体的问题．

解答 解：（1）经分析图中错误之处：①用手拿砝码，手上的汗渍会腐蚀砝码，影响测量结果；
②物体在天平的右盘，砝码放在天平的左盘，物体和砝码的位置放颠倒了；
③测量前，游码没有在零刻度线处；
（2）调节时，指针指向分度盘的右侧，说明右侧质量偏大，应向左移动平衡螺母；
称量过程中，指针指向分度盘的右侧，同样说明右侧质量偏大，但此时不能移动平衡螺母，而应减砝码或向左移游码；
（3）A：向右盘烧杯中缓缓倒水，不一定能使天平横梁平衡，应再用滴管调节，直至天平恢复平衡；
B：天平平衡时水的体积V_水=60cm³，合金块的质量m=m_水=ρ_水V_水=1.0g/cm³×60cm³=60g；
合金块体积V=80cm³-60cm³=20cm³；
合金块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{60g}{20c{m}^{3}}$=3g/cm³=3×10³kg/m³；
C：此实验中，再将烧杯中的水倒入量筒中时，因烧杯壁粘水而是烧杯中的水不能全部倒入量筒，致使测量的水总体积偏小，水的总质量偏小，合金块质量偏小，算出的密度偏小．
故答案为：（1）①用手拿砝码；②被测物体放在右盘，砝码放在左盘；③测量前，游码没有归零；
（2）向左移动平衡螺母；减砝码或向左移游码；
（3）③天平恢复平衡；A：用滴管调节；B：60；3×10³；C：偏小；烧杯中的水不能全部倒入量筒，致使测量的水总体积偏小．

点评 测固体的密度在初中物理中要求较高，除掌握基本方法外，水是解决问题的媒介，比如排开水的体积等于固体体积；在天平上平衡时水的质量等于物体质量等，永远记住水的密度1.0 g/cm³．