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18.小明和小红利用不同器材分别对小石块的密度进行了测量.请将他们的实验过程补充完整.
(1)小明利用天平、烧杯和水测量小石块的密度过程如下:
①用天平测小石块的质量,盘中砝码和游码位置如图甲所示,则小石块的质量为21.6g;
②如图乙所示在烧杯中放适量水,用天平称出此时烧杯与水的总质量为120g,
③如图丙所示将小石块浸没在水中,在水面到达的位置上作标记;
④如图丁所示取出小石块,再加水到标记处,又测得烧杯和水的总质量为128g;
⑤小石块的体积为8cm3,密度为2.7×103kg/m3
(2)小红利用弹簧测力计、烧杯、水(ρ已知)和细线测量小石块的密度过程如下:
①用细线拴住小石块并用弹簧测力计测出小石块重为G;
②将小石块浸没在水中,用弹簧测力计测出石块受到的拉力,记为F;
③小石块密度的表达式为ρ=$\frac{G}{G-F}$ρ
(3)请你从实验过程或实验结果的角度,对两位同学的实验做出评估.小红的实验相对于小明而言,测量仪器少、过程简单、便于操作,误差小.

分析 (1)①根据天平的读数方法,物体的质量等于砝码的质量加上游码所对刻度,而要准确读出游码所对刻度,必须明确标尺的分度值及以游码左端所对刻度为准.
②利用排水法测出石块的体积:石块的排水体积就是石块的体积,排水体积可通过求排水质量和水的密度求出,排水质量则是图中B、C两次的质量之差.最后由密度公式求出小石块的密度.
(2)知道小石块的重力G,小石块浸没在液体中称的示数为F,小石块受到的浮力为:F=G-F.
小石块浸没在水中,知道小石块受到的浮力和水的密度,根据阿基米德原理求出小石块的体积;知道小石块的质量和体积,根据密度公式求出小石块的密度.

解答 解:(1)①由图知,标尺的分度值为0.2g,石块的质量m=20g+1.6g=21.6g
②已知烧杯和水质量m1=120g,加入水与标记相平时,烧杯和水的质量m2=128g,
所以加入水的质量m=m2-m1=128g-120g=8g;
因为根据密度公式ρ=$\frac{m}{V}$,已知水的密度是常量,即ρ=1.0g∕cm3
所以V=$\frac{{m}_{加}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{8g}{1g/c{m}^{3}}$=8cm3
又因为V=V,所以V=8cm3
小石块的密度ρ=$\frac{{m}_{石}}{{V}_{石}}$=$\frac{21.6g}{8c{m}^{3}}$=2.7g∕cm3=2.7×103kg∕m3
(2)当小石块浸没在水中时,排开水的体积等于小石块的体积,并可根据测力计的示数F求出浮力的大小,
小石块受到的浮力为:F=G-F.
因为FgV=G-F,
小石块浸没在水中,
所以小石块的体积:V=V=$\frac{{F}_{浮}}{g{ρ}_{水}}$=$\frac{G-F}{g{ρ}_{水}}$,
小石块的密度:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{g{ρ}_{水}}}$=$\frac{G}{G-F}$ρ
(3)小红的实验虽然也要测两次,但第一次就求出了石头的体积,第二次只是测出在酒精中受到的浮力而已,产生误差的可能性减小.
    而小明的实验虽然也是测量两次,但是测量深度时既与刻度尺本身的因素有关,还与液面是否水平等因素有关,且用刻度尺测从水面到烧杯底的高度时,还得考虑到尺本身的体积,会使液面升高,从而增大了误差的产生.
故答案为:(1)①21.6;⑤8;2.7×103;(2)②将小石块浸没在水中,用弹簧测力计测出石块受到的拉力,记为F;③$\frac{G}{G-F}$ρ
(3)小红的实验相对于小明而言,测量仪器少、过程简单、便于操作,误差小.

点评 本题中天平使用、固体密度的测量属基础问题,因初中物理对固体密度的测量要求较高,体积用到补充水的方法,给本题带来了一定难度.

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