Question

3．小紅的媽媽從市場買回了一桶色拉油，擔(dān)心買的油是地溝油，小紅在網(wǎng)絡(luò)上查到優(yōu)質(zhì)色拉油的密度在0.91g/cm³～0.93g/cm³之間，地溝油的密度在0.94g/cm³～0.95g/cm³之間，她決定用測密度的方法鑒別油的品質(zhì)的實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）A：將托盤天平放于水平桌面上，移動游碼至標(biāo)尺零刻度線處，發(fā)現(xiàn)指針靜止時如圖所示，則應(yīng)將平衡螺母向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使橫梁平衡．
B：用天平稱出空燒杯的質(zhì)量為10g．
C：往燒杯中倒入適量的色拉油，將裝色拉油的燒杯放在左盤，在右盤加砝碼使天平平衡，天平平衡時所用砝碼和游碼的位置如圖乙所示，則燒杯和色拉油的總質(zhì)量為56g．
D：將燒杯中的色拉油全部倒入量筒中，如圖丙所示，量筒內(nèi)色拉油的體積是50cm³．
（2）該色拉油的密度為0.92　g/cm³，由此，小紅判斷色拉油的品質(zhì)是合格�。ㄟx填“合格”或“不合格”）．
（3）分析小紅同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程，你認(rèn)為測量結(jié)果偏大（選填“偏大”或“偏小”）．小紅通過反思后想到：其實(shí)不需要增加器材也不需要添加額外的步驟，只要將上面的實(shí)驗(yàn)步驟順序稍加調(diào)整就會大大減少上述實(shí)驗(yàn)的誤差．她調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)步驟是ACDB（只填寫實(shí)驗(yàn)步驟前后的代號即可）．
（4）實(shí)驗(yàn)過程中，若只有天平、燒杯和水，請你幫助小明設(shè)計(jì)一個測量色拉油密度的實(shí)驗(yàn)，請寫出需要測量的物理量，并寫出計(jì)算色拉油密度的表達(dá)式（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）天平的使用規(guī)則：天平放平，游碼歸零，調(diào)平；調(diào)節(jié)托盤天平的方法是左偏右調(diào)，右偏左調(diào)，從題圖看出指針向左偏，故應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)；
使用托盤天平測量質(zhì)量時，物體的質(zhì)量等于砝碼的總質(zhì)量加上游碼所對的刻度，其中，讀取游碼所對數(shù)值時，應(yīng)以左側(cè)刻度為準(zhǔn)．使用量筒測量液體體積時，對液面是凹形的，應(yīng)以最凹處為準(zhǔn)．
（2）利用密度公式計(jì)算出色拉油的密度，并判斷是否合格；
（3）因燒杯壁上沾上油后測得的體積偏小，使得密度偏大；為了減小誤差，可先測量燒杯和色拉油的總質(zhì)量，再將色拉油全部倒入量筒中，最后測量空燒杯的質(zhì)量．
（4）本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于沒有量筒，無法直接測量液體的體積，因此，可考慮使用等效替代的方法，用等體積的水來替代等體積的未知液體，利用水的密度已知這一特點(diǎn)，找出這種液體的密度與水的密度的關(guān)系即可；

解答 解：
（1）A、將托盤天平放于水平桌面上，移到游碼至標(biāo)尺零刻度線處，發(fā)現(xiàn)指針靜止時向左偏，則應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，使橫梁水平平衡．
C、由圖乙可知，燒杯和色拉油的總質(zhì)量為50g+5g+1g=56g，
D、由圖丙可知，量筒中色拉油的體積為V=50ml=50cm³；
（2）已知空燒杯的質(zhì)量為10g，則色拉油的質(zhì)量為m=56g-10g=46g．
該色拉油的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{46g}{50c{m}^{3}}$=0.92g/cm³；
因?yàn)?.92g/cm³在0.91～0.93g/cm³之間，故色拉油的品質(zhì)是合格的；
（3）將燒杯中的色拉油全部倒入量筒時，因燒杯壁上有少量殘留的油，導(dǎo)致測得油的體積偏小，根據(jù)密度公式可知，測得油的密度偏大；
實(shí)驗(yàn)時只要先測量燒杯和色拉油的總質(zhì)量，再將色拉油全部倒入量筒中，最后測量空燒杯的質(zhì)量，即可減小測量時的誤差，故順序?yàn)锳CDB．
（4）沒有量筒，無法直接測量液體的體積，
因此，需使用等效替代的方法，用等體積的水來替代等體積的色拉油，
實(shí)驗(yàn)步驟：①用天平測出空燒杯的質(zhì)量m₁；
②在燒杯內(nèi)裝入一定量的水，并在水面的位置做一個標(biāo)記，用天平測出水和燒杯的總質(zhì)量m₂；
③倒出水，再將色拉油倒入燒杯，并到達(dá)先前的標(biāo)記處，用天平測出色拉油和燒杯的總質(zhì)量m₃．
由步驟①②可得水的質(zhì)量為m₂-m₁，則水的體積為V_水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$；
由步驟①③可得色拉油的質(zhì)量為m₃-m₁，
由步驟②③可知，色拉油的體積和水的體積相同，
所以色拉油密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$•ρ_水．
故答案為：（1）水平桌面；零刻度線；右；56；50；
（2）0.92；合格；
（3）偏大；ACDB；
（4）①用天平測出空燒杯的質(zhì)量m₁；
②在燒杯內(nèi)裝入一定量的水，并在水面的位置做一個標(biāo)記，用天平測出水和燒杯的總質(zhì)量m₂；
③倒出水，再將色拉油倒入燒杯，并到達(dá)先前的標(biāo)記處，用天平測出色拉油和燒杯的總質(zhì)量m₃．
色拉油密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}$•ρ_水．

點(diǎn)評 本題考查了液體密度的測量的原理，天平、量筒的使用及讀數(shù)，還考查了誤差分析以及實(shí)驗(yàn)步驟的排序，是一道綜合題．