Question

16．小明在創(chuàng)新活動中利用一個質(zhì)量為50g的透明塑料桶、100g的秤砣（鉤碼）和一根質(zhì)量可忽略不計的木棒等器材設(shè)計了如圖所示的裝置用于測量液體密度．
（1）要制作完成這個密度秤，除了已給出的器材外，小明還必須要使用的一種測量儀器是刻度尺．
（2）小明在塑料桶50mL處做好標記，使用時只要把相應(yīng)體積的待測液體倒入小桶中，就能通過移動秤砣的位置，從木棒上對應(yīng)的刻度讀出液體的密度值．若已知塑料桶在點O（密度秤拉環(huán)所在位置）左側(cè)10cm，則這個密度秤的零刻度線在點O右側(cè)5cm．
（3）小明往小桶中倒入某種液體至標記處，然后移動秤砣直至木棒水平平衡，測量發(fā)現(xiàn)秤砣到O點距離為11cm，則秤砣所在的位置應(yīng)標為1.2×10³kg/m³．（4）小明發(fā)現(xiàn)由于木棒長度有限，這個秤的量程太小，請你在不更換木棒的條件下幫他想個辦法，擴大量程增大秤砣的質(zhì)量．

Answer 1

分析 知道“密度秤”的實質(zhì)是一個不等臂的杠桿，從杠桿平衡條件的角度可對其設(shè)計、使用等問題做出解答．

解答 解：（1）“密度秤”的實質(zhì)是一個不等臂的杠桿，在測量過程中要用到杠桿的平衡條件，因此，需要一把刻度尺來測量杠桿的力臂；
（2）透明塑料桶的質(zhì)量為50g，秤砣的質(zhì)量為100g，左側(cè)的力臂為10cm，
則杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得：
動力是阻力的二倍，則動力臂是阻力臂的二分之一，即這個密度秤的零刻度線在點O右側(cè)5cm．
（3）設(shè)液體的質(zhì)量為m，
根據(jù)杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂得，
（50g+m）×10N/kg×10cm=100g×10N/kg×11cm，
解得，液體的質(zhì)量m=60g，
則液體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{60g}{50c{m}^{3}}$=1.2g/cm³=1.2×10³kg/m³．
（4）根據(jù)杠桿的平衡條件，在不增大動力臂的情況下，要想增大密度秤的量程，可以增大動力，即增大秤砣的質(zhì)量．
故答案為：（1）刻度尺；
（2）右；5；
（3）1.2×10³；
（4）增大秤砣的質(zhì)量．

點評 把握密度秤的實質(zhì)是利用了杠桿的平衡條件，能從杠桿的角度對這一工具進行分析是解答的關(guān)鍵．