Question

【題目】小亮想測量一個小木塊（不吸水）的密度，他利用天平、圓柱形玻璃杯、適量的水、細針等器材，經過思考，想出了如下的實驗方法．
（1）圖甲是小亮在調節天平時的情景，小麗指出了他在操作上的錯誤，你認為錯誤之處是： ．
（2）小亮糾正錯誤后調節好天平，按照以下步驟繼續實驗：
①將小木塊放在天平左盤，天平平衡時右盤中所加砝碼和游碼的位置如圖乙所示，則小木塊的質量為g．
②將玻璃杯中裝滿水，用細針緩慢地將木塊壓入水中，使之完全浸沒．利用排水法，測出溢出水的質量為30g，則小木塊的體積為cm3 ． （已知ρ水=1.0×103kg/m3）
③測出小木塊的密度是g/cm3 ．
（3）受小亮實驗的啟發，小麗在實驗時除了利用原有的圓柱形玻璃杯、適量的水和細針外，又找了一把刻度尺，不用天平也測出了木塊的密度．請你將下列測量步驟補充完整： ①在玻璃杯中裝入適量的水，用刻度尺測出杯中水的深度為h0；
②；
③用細針緩慢地把木塊壓入水中，使之完全浸沒，用刻度尺測出杯中水的深度為h2；
④小木塊密度的表達式：ρ木= ． （用測量的物理量和已知量的符號表示）
（4）小明也受到他們的啟發，在只有托盤天平的情況下，借助燒杯、細線、水測量另一小物塊的密度，很快就找到了解決方法，步驟如下：
①用調節好的天平測量燒杯和水的總質量，操作情景如圖甲所示，其錯誤之處是： ．
②重新調節好天平，按正確的方法稱出了燒杯和適量水的總質量，示數如圖乙所示，由此可知，燒杯和水的總質量是g．
③如圖丙所示，用細線拴著物塊浸沒在水中（物塊未接觸燒杯底且水未溢出），天平的示數變為36.2g．
④將物塊緩慢沉入燒杯底部，放開細線，天平的示數變為51.2g．則物塊的質量是g，物塊的密度是kg/m3 ．

Answer 1

【答案】
（1）游碼未撥至標尺的零刻度線處
（2）18.6；30；0.62
（3）將木塊輕放入玻璃杯中，待它漂浮時，用刻度尺測出杯中水的深度為h； ρ水
（4）測量時調節平衡螺母；31.2；20；4×103
【解析】解：（1）在調節天平平衡時，應先將天平放在水平臺上，并將游碼撥到標尺左端的零刻線處，該同學未將游碼撥到標尺左端的“0”刻度線處；（2）①如圖乙所示，則小木塊的質量m=10g+5g+3.6g=18.6g；②由ρ= 可得，木塊的體積V木=V排水= = =30cm3 ， ③木塊的密度：ρ木= = =0.62g/cm3；（3）實驗步驟：①將適量的水倒入燒杯中，測出燒杯中水的深度h0 ． ②將木塊輕放入玻璃杯中，待它漂浮時，用刻度尺測出杯中水的深度為h；③用細針緩慢地把木塊壓入水中，使之完全浸沒，用刻度尺測出杯中水的深度為hm； 因為木塊漂浮在水面上受到的浮力等于重力，所以G=F浮=ρ水gV排 ，
設燒杯的底面積為S，木塊排開水的體積為：V排=S（h﹣h0），
所以G=F浮=ρ水gS（h﹣h0），
木塊的質量：m= =ρ水S（h﹣h0），
當木塊壓入燒杯中，用刻度尺測出此時燒杯中水的深度h2 ．
小木塊的體積為：V=S（h2﹣h0），
小木塊的密度：ρ= = ρ水 ． （4）①在使用天平稱量物體的質量時，通過增減砝碼和移動游碼使天平平衡；不能再移動平衡螺母；②燒杯和水的總質量為20g+10g+1.2g=31.2g；④用細線拴著物塊浸沒在水中，天平的示數變為36.2g，則物塊排開的水的質量為36.2g﹣31.2g=5g；
物體全部浸入水中，則物體的體積等于其排開的水的體積，
則物體的體積為：V= = =5cm3；
將物塊緩慢沉入燒杯底部，天平的示數變為51.2g，則物體的質量為：m'=51.2g﹣31.2g=20g；
則物體的密度為：ρ物塊= = =4g∕cm3=4×103kg/m3 ．
所以答案是：（1）游碼未撥至標尺的零刻度線處；（2）①18.6；②30；③0.62；（3）②將木塊輕放入玻璃杯中，待它漂浮時，用刻度尺測出杯中水的深度為h；④ ρ水；（4）①測量時調節平衡螺母；②31.2；④20；4×103 ．