Question

2．A1班同學在實驗室利用天平和量筒測量某液體的密度
（1）小明同學在調節(jié)天平橫梁平衡時，指針偏向分度盤中央刻度線的右側，此時他應將天平的平衡螺母向左（填“左”或“右”）移動，才能使天平在水平位置平衡．在稱量時，如果加上最小砝碼，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的右側，接下來的正確操作是取下最小砝碼再向右移動游碼直至天平平衡．
（2）他按圖中甲、乙、丙的步驟順序進行試驗，依圖中數(shù)據(jù)可知：液體的質量為61.4g，液體的密度為1.02×10³kg/m³（小數(shù)點后，保留兩位數(shù)字）．這樣操作使得測量值比真實值偏大（選填“大”或“小”），原因是將燒杯中的水向量筒中倒入時倒不干凈，會使測得的體積值偏�。ㄟx填“大”或“小”）．

（3）為了更準確地測量液體的密度，合理的實驗步驟順序應調整為乙、丙、甲．
（4）小明又采取了另一種方法，測量了該液體的密度．他利用天平、燒杯、刻度尺和水，測量該液體密度的過程如下：（ρ_水已知）
①往燒杯中倒入適量的水，用調節(jié)好的天平稱出燒杯和水的總質量為m；
②用刻度尺測出水面到燒杯底的深度為h₁；
③將水全部倒出，再慢慢地倒入該液體，知道燒杯和該液體的總質量仍為m時停止添加；
④用刻度尺測出液面到燒杯底的深度為h₂
⑤請寫出該液體密度的表達式：ρ_液體=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．

Answer 1

分析 （1）天平是物理學中用來測量質量的儀器，使用天平時應先調節(jié)，一般遵循“左偏右調、右偏左調”的規(guī)律，把物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤，增減砝碼或移動游碼，使天平的橫梁重新平衡．
（2）天平讀數(shù)時，要將砝碼質量與游碼的示數(shù)相加．杯中液體的質量，應用圖乙中杯與液體的總質量減去圖甲中空杯的質量．液體的密度可用密度的公式ρ=$\frac{m}{V}$計算得出．
（3）圖中的實驗順序存在最大的問題就是，當將杯中的液體倒入量筒中時，杯壁上會附著著一定量的液體，從而使體積測量的數(shù)值偏小．
（4）本題屬于測量液體的密度，根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$，需要測量的物理量是m和v，但本題器材只有天平、燒杯、刻度尺、水（ρ_水己知）和被測量的液體，沒有量筒，因此需要借助水間接地測量液體的體積．

解答 解：（1）調節(jié)天平橫梁平衡時，若發(fā)現(xiàn)指針偏向中央刻度的右側，說明右側質量偏大，此時應將平衡螺母向左端移動；
稱量時，如果加上最小砝碼后，發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的右側，接下來的正確操作是取下最小砝碼再向右移動游碼直至天平平衡．
（2）讀圖可知，圖甲中空杯的質量為10g+2g=12g，圖乙中液體與杯的總質量為50g+20g+3.4=73.4g．
杯中液體的質量=73.4g-12g=61.4g，量筒內液體的體積V=60cm³．
液體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{61.4g}{60c{m}^{3}}$≈1.02g/cm³=1.02×10³kg/m³．
操作中，將燒杯中的水向量筒中倒入時倒不干凈，會使測得的體積值偏小，由公式ρ=$\frac{m}{V}$得，這樣操作使得密度的測量值比真實值偏大．
（3）分析可知，由乙到丙的過程中，燒杯中會不可避免地殘留一定量的液體，從而使體積測量的數(shù)值偏小．因此，合理的實驗順序應為乙、丙、甲，這樣調整的好處是可以減小液體由于附著在燒杯壁上而產生的誤差．
（4）因為燒杯是一樣的即底面積相同故測出液體高度h，則V=Sh，
故④答案為：用刻度尺測出酒精面到燒杯底的高度為h₂
計算液體的密度：先計算空燒杯的質量為m-ρ_水Sh₁，再計算液體的質量為m-（m-ρ_水Sh₁）=ρ_水Sh₁，
則液體的密度ρ_液體=$\frac{{ρ}_{水}S{h}_{1}}{S{h}_{2}}$=$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．
故答案為：（1）左；向右移動游碼直至天平平衡；
（2）61.4；1.02×10³；大；��；
（3）乙、丙、甲；
（4）用刻度尺測出液面到燒杯底的深度為h₂；
（5）$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}$ρ_水．

點評 此題考查在測液體密度的實驗中應注意的一些問題，如天平、量筒的讀數(shù)是基本要求，同時，合理的設計實驗順序能夠減小實驗過程中產生的誤差．