Question

5．小紅物理學(xué)習(xí)小組在“測(cè)量物質(zhì)的密度”的研究時(shí)，在只有器材：天平（砝碼）、小石塊、燒杯、水、細(xì)線的條件下，她們利用浮力知識(shí)設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，游碼應(yīng)調(diào)至左端（“左”“右”），若天平不平衡，且指針左偏，則平衡螺母應(yīng)向
右端調(diào)節(jié)（“左”“右”）．
（2）正確調(diào)節(jié)天平后，測(cè)出石塊的質(zhì)量m₁．
（3）將燒杯中裝入適量的水，置于天平上，天平平衡時(shí)的讀數(shù)為m₂，如圖甲所示．
（4）接著用細(xì)線將石塊拴住，使之完全浸沒(méi)在燒杯的水中，如圖乙所示，（此時(shí)手向上拉住細(xì)線另一端，石塊不觸杯壁和杯底，水不外溢）．由于石塊受到浮力作用，就要向下施加大小等于浮力的反作用力，右盤(pán)要增加砝碼才能重新平衡，此時(shí)的讀數(shù)為m₃，所以F_浮=（m₃-m₂）g，設(shè)水的密度為ρ_水，則石塊的體積V_石=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$．
（5）石塊的密度表達(dá)式為ρ_石=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$；．
（6）事實(shí)上，可以直接從第（（3）步開(kāi)始，而在第（4）的之后，直接將石塊放入燒杯的水中，天平平衡時(shí)的讀數(shù)為m₄，則石塊的質(zhì)量為m_石=m₄-m₂．

Answer 1

分析 （1）將天平放在水平臺(tái)上后，將游碼移至左端的零刻線，指針偏左說(shuō)明右盤(pán)高，平衡螺母向右調(diào)；
（4）用細(xì)線將石塊拴住，使之完全浸沒(méi)在上述燒杯的水中，天平平衡時(shí)的讀數(shù)為m₃（此時(shí)手向上拉住細(xì)線另一端，石塊不觸杯壁和杯底，水不外溢），排開(kāi)水的質(zhì)量為（3）（4）質(zhì)量之差，利用排開(kāi)水的體積即為石塊的體積，結(jié)合密度公式求出體積；
（5）利用密度公式表達(dá)石塊的密度；
（6）兩次質(zhì)量差就是石塊的質(zhì)量．

解答 解：（1）調(diào)節(jié)天平平衡時(shí)，應(yīng)將游碼移至零刻度線處，若發(fā)現(xiàn)天平的指針偏向分度盤(pán)的左側(cè)，應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)，直至天平平衡；
（4）用細(xì)線將石塊拴住，使之完全浸沒(méi)在上述燒杯的水中，天平平衡時(shí)的讀數(shù)為m₃（此時(shí)手向上拉住細(xì)線另一端，石塊不觸杯壁和杯底，水不外溢），排開(kāi)水的質(zhì)量為m_排=m₃-m₂；所受浮力F_浮=G_排=（m₃-m₂）g；
若水的密度為ρ_水，石塊的體積為V_石=V_排=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$；
（5）石塊的密度為ρ石塊=$\frac{{m}_{石}}{{v}_{石}}$=$\frac{{m}_{1}}{\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$；
（6）直接從第（（3）步開(kāi)始，而在第（4）的之后，直接將石塊放入燒杯的水中，天平平衡時(shí)的讀數(shù)為m₄，則石塊的質(zhì)量為m_石=m₄-m₂．
故答案為：（1）左；右；（4）（m₃-m₂）g；$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$；
（5）$\frac{{m}_{1}{ρ}_{水}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$； （6）m₄-m₂．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查學(xué)生對(duì)于測(cè)量密度實(shí)驗(yàn)的理解和掌握，天平的調(diào)解、利用轉(zhuǎn)換思維求體積是重點(diǎn)與難點(diǎn)．