Question

13．小明發(fā)現(xiàn)在一堆大小不一的同種材料的合金塊中，有一大塊形式猴頭．他想知道它的體積．但由于它太大而無法放入量筒．于是，他從其中選了一小塊合金，進行如下實驗：
（1）把天平放在水平桌面上，然后將游碼移至標(biāo)尺左端的零刻度線，發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)情況如圖甲所示，應(yīng)將天平的平衡螺母向左調(diào)（選填“左”或“右”）．直至指針對準分度盤的中央．天平平衡后測得小塊合金的質(zhì)量為80g．
（2）將小塊合金緩緩地放入裝有水的量筒，水面升高．如圖乙所示，小塊合金的體積為20cm³．
（3）若將步驟（1）、（2）順序?qū)φ{(diào)，則測量密度的結(jié)果將偏大（填“偏大”“不變”或“偏小”）．
（4）測得大塊合金的質(zhì)量為600g，則它的體積為150cm³．拓展：如圖丙所示，AB為長50cm的輕質(zhì)直桿，把上述大合金塊掛在A端，當(dāng)AO=10cm時，在桿的B端掛一個物體使桿恰好靜止于水平位置，則該物體的質(zhì)量為150g；若把大合金塊全部浸沒在水中，該物體需向左移動10cm桿才能再次靜止于水平位置．

Answer 1

分析 （1）天平調(diào)平時遵循指針左盤右調(diào)、右偏左調(diào)的原則；
（2）天平的讀數(shù)等于砝碼的質(zhì)量加游碼在標(biāo)尺上所對的刻度值；
根據(jù)丙圖讀出水的體積、水和小木塊的體積，求出小塊合金的體積；
（3）如果先測量小石塊的體積，后測量質(zhì)量，會使小石塊上沾有水，質(zhì)量會增大．
（4）根據(jù)小塊合金的質(zhì)量和體積，可求得其密度，利用密度公式變形求得大塊合金的體積；
利用杠桿平衡條件求得該物體的質(zhì)量，把大合金塊全部浸沒在水中，根據(jù)F_浮=ρgV_排求得其浮力，然后利用杠桿平衡條件求解．

解答 解：（1）由圖甲知，指針偏右，所以應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)；
（2）由圖丙知，水的體積為30ml，水和小塊合金的體積為40ml，則小塊合金的體積V=60m-40ml=20ml=20cm³；
（3）步驟（1）和（2）順序?qū)φ{(diào)，先測量小石塊的體積，小石塊上沾有水，小石塊的質(zhì)量增大，小石塊的質(zhì)量會偏大．
（4）小塊合金的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{80g}{20c{m}^{3}}$=4g/cm³，
大塊合金的密度與小塊合金的密度相同，由ρ=$\frac{m}{V}$可得，大塊合金的體積V_總=$\frac{{m}_{總}}{ρ}$=$\frac{600g}{4g/c{m}^{3}}$=150cm³，
（5）已知AO=10cm=0.1m，OB=AB-AO=50cm-10cm=40cm=0.4m，
G_A×AO=G_B×OB，即G_B=$\frac{{G}_{A}×AO}{OB}$=$\frac{0.6kg×10N/kg×0.1m}{0.4m}$=1.5N，
則m=$\frac{{G}_{B}}{g}$=$\frac{1.5N}{10N/kg}$=0.15kg=150g；
把大合金塊全部浸沒在水中，F(xiàn)_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×150×10^-6m³=1.5N，
則（G_A-F_浮）×OA=G_B×OB′，
即OB′=$\frac{（0.6kg×10N/kg-1.5N）×0.1m}{1.5N}$=0.3m，
則OB-OB′=0.4m-0.3m=0.1m=10cm，即物體需向左移動10cm桿才能再次靜止于水平位置．
故答案為：（1）左；（2）20；（3）偏大；（4）150；150；10．

點評 此題涉及到測固體的密度，用天平測質(zhì)量m，根據(jù)排水法用量筒測體積V，浮力的計算、杠桿平衡條件的應(yīng)用等多個知識點，是一道綜合性較強的題目．