Question

曉松和劉星用天平和量筒測量一塊小金屬塊的密度．
（1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時，發(fā)現(xiàn)天平的指針偏向分度中線的右側(cè)，此時，應(yīng)將平衡螺母向

左

調(diào)，直至天平平衡．
（2）將金屬塊放入左盤，在右盤中加減砝碼，并移動標尺上的

游碼

，使天平重新平衡．
（3）天平再次平衡后，所用的砝碼和游碼的位置如圖1所示，則金屬塊的質(zhì)量為

48

g．將金屬塊放入圖2所示裝有水的量筒里，液面上升到68ml刻度線，則金屬塊的密度為

6

g/cm³．
（4）實驗結(jié)束后，劉星想了想說：“其實不用天平和量筒也可以測出金屬塊的密度，只要給我一些水、一根細線和一個

彈簧測力計

．”
請在上面的橫線處填上劉星所選的測量工具，并在下面的空白處寫出劉星的測量步驟，并用所測物理量和已知量寫出金屬塊的密度表達式．
實驗步驟：

A：用測力計測出金屬塊的重力G；B：將金屬塊掛在測力計下浸沒在水中靜止時測出拉力F．

金屬塊的密度表達式：ρ=

=

G

G-F

ρ_水

Answer 1

分析：（1）用天平稱量物體前要通過調(diào)節(jié)橫梁兩端的螺母使橫梁平衡，指針左偏右調(diào)，右偏左調(diào)．
（2）測量物體質(zhì)量時，應(yīng)將物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤，并移動游碼，使天平重新平衡．
（3）根據(jù)天平的讀數(shù)方法，物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼所對刻度，本標尺的分度值是0.2g．
讀取金屬塊的體積時，視線與液面（凹液面的底部）相平．知道量筒水的體積V₁，讀出放入金屬塊后水和金屬塊的總體積V₂，則金屬塊的體積：V=V₂-V₁．
根據(jù)密度公式，計算出金屬塊的密度．
（4）在沒有量筒的情況下測量金屬塊的密度，可利用彈簧測力計測量金屬塊的重力，然后利用稱重法測量出金屬塊受到的浮力，進一步求出金屬塊的體積最后再利用重力公式和密度的公式表示出密度．

解答：解：（1）托盤天平橫梁平衡調(diào)節(jié)前，指針偏向分度中線的右側(cè)，此時要使橫梁平衡，應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)，直至天平平衡；
（2）測量金屬塊的質(zhì)量時，應(yīng)將金屬塊放入左盤，在右盤中加減砝碼，并移動標尺上的游碼，使天平重新平衡．
（3）根據(jù)天平的讀數(shù)方法，物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼所對刻度，即m=20g+20g+5g+3g=48g；
量筒水的體積V₁=60cm³，放入金屬塊后水和金屬塊的總體積V₂=68cm³，V=V₂-V₁=68cm³-60cm³=8cm³；
金屬塊的密度：ρ=

m

V

=

48g

8cm3

=6g/cm³；
（4）可利用彈簧測力計測量金屬塊的重力和金屬塊受到的浮力，從而得出金屬塊的體積，利用密度公式即可表示出金屬塊的密度，因此還需要彈簧測力計；
實驗步驟：A：用測力計測出金屬塊的重力G；
B：將金屬塊掛在測力計下浸沒在水中靜止時測出拉力F．
密度表達式：ρ=

G g

F浮 ρ水g

=

G

F浮

ρ水=

G

G-F

ρ_水．
故答案為：（1）左；（2）游碼；（3）48；（4）彈簧測力計；A：用測力計測出金屬塊的重力G；B：將金屬塊掛在測力計下浸沒在水中靜止時測出拉力F．ρ=

G

G-F

ρ_水．

點評：（1）本實驗是測固體密度的最常規(guī)的測量方法，主要考查了天平的調(diào)節(jié)與讀數(shù)，量筒的讀數(shù)，利用密度公式進行簡單的計算等，都屬于基本的知識點，也是我們必須熟練掌握的內(nèi)容．
（2）本實驗中的方法是特殊情況下測量固體密度的方法，本題中用到了等效替代法，借助了彈簧測力計，通過浮力求V_排來得出金屬塊的體積，有一定的難度，但實用性強，值得我們學(xué)習(xí)．