在测量一种合金块密度的实验中:
(1)调节天平时,发现指针偏向分度盘的右侧,如图甲所示,此时应将平衡螺母向________(填“右”或“左”)旋动;
(2)用正确的方法称合金块的质量,平衡时放在盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则合金块的质量为________g;
(3)用细线拴好合金块,把它放入盛有30mL水的量筒中,水面到达的位置如图丙所示,则合金块的体积为________cm3,合金块的密度为________g/cm3.
(4)请利用以下的器材:合金块、天平(含砝码)、一个烧杯、足量的水、细线.再设计出一种测量合金块密度的实验方案.要求:写出方案的实验步骤及合金块密度的表达式(用测量量和已知量表示).
①实验步骤:________;
②合金密度的表达式:________.
试题答案
解:(1)图中指针偏右,应将平衡螺母向左调节;
(2)图中天平的示数为m=20g+20g++5g+2.4g=47.4g;
(3)合金块的体积V=40cm3-30cm3=10cm3;
合金块的密度ρ===4.74g/cm3;
(4)①实验方案一步骤:
a、用天平称出合金块的质量m0;
b、在烧杯中倒入适量的水,称出其质量m1;
c、烧杯仍放在天平左盘,用细线将合金块系好后,手提细线使合金块浸没在此烧杯的水中并保持静止(水无溢出且合金块不接触烧杯).天平平衡时的称量值为m2.
②合金块密度:ρ=.
(①实验方案二步骤:
a、用天平称出合金块的质量m0;
b、将合金块放入装有适量水的烧杯中,用细线在烧杯外壁与水面相平处做一记号,称出质量m1;
c、取出合金块,向烧杯中加水,直到水面与所标记号相平,称出质量m2.
②合金块密度:ρ=.)
故答案为:(1)左;
(2)47.4;
(3)10;4.74;
(4)①用天平称出合金块的质量m0;
②在烧杯中倒入适量的水,称出其质量m1;
③烧杯仍放在天平左盘,用细线将合金块系好后,手提细线使合金块浸没在此烧杯的水中并保持静止(水无溢出且合金块不接触烧杯).天平平衡时的称量值为m2.
ρ=.
(或①
a、用天平称出合金块的质量m0;
b、将合金块放入装有适量水的烧杯中,用细线在烧杯外壁与水面相平处做一记号,称出质量m1;
c、取出合金块,向烧杯中加水,直到水面与所标记号相平,称出质量m2.
ρ=.)
试题解析
(1)调节平天时应向指针偏转的对侧移动平衡螺母;
(2)读天平示数时应将砝码质量与游码示数相加;
(3)读量筒内合金块和水的总体积时视线应与凹液面相平,读出总体积后,合金块和水的总体积与水的体积差,即为合金块的体积;
利用密度的公式ρ=可求出其密度;
(4)要测量合金块的密度,需测出合金块的质量和体积,根据密度公式即可求出合金块的密度.
器材中没有测量体积的量筒,所以需要间接测量合金块的体积是关键.方法有两个:
①采用浮力方法:烧杯中倒入适量的水放在天平左盘,右盘放砝码天平平衡.细线系好合金块浸没在水中但是不碰到烧杯底.右盘增加砝码,增加的砝码的质量等于合金块排开水的质量.根据密度公式可求出合金块排开水的体积等于合金块的体积.
②等效替代的方法:烧杯中装满水,把合金块浸没在水中,合金块的质量+装满水的烧杯的质量=合金块浸没在装满水的烧杯中后烧杯、水、合金块的总质量+溢出水的质量,所以溢出水的质量=合金块的质量+装满水的烧杯的质量-合金块浸没在装满水的烧杯中后烧杯、水、合金块的总质量,根据密度公式求出溢出水的体积,即等于合金块的体积.
点评:本题在测合金密度的实验中,考查了天平的调节与读图,量筒的读数,密度公式的应用.若测量固体的密度只有天平,没有量筒,需要间接测量固体的体积,可采用浮力法或等效替代的方法.
