Question

5．如圖1是在“探究物質(zhì)的密度”實(shí)驗中使用的天平，砝碼盒中配備的砝碼有100g、50g、20g、10g、5g等．請你完成下列問題：
（1）調(diào)節(jié)天平時應(yīng)將游碼移至零刻度處，然后調(diào)節(jié)平衡螺母，使天平橫梁平衡．
（2）小王同學(xué)進(jìn)行了下列實(shí)驗操作：
A．用天平測出燒杯的質(zhì)量m₀；
B．往燒杯內(nèi)倒入鹽水，用天平測出燒杯和鹽水的總質(zhì)量m_l；
C．將燒杯中的鹽水全部倒入量筒（未超量程），測出這部分鹽水的體積V；  
D．用天平測出倒出鹽水后燒杯的質(zhì)量m₂；
小王按ABC順序進(jìn)行實(shí)驗測出鹽水密度，并寫出密度表達(dá)式為ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$；你認(rèn)為小王的測量結(jié)果會小（偏大/偏�。�，上述較好的實(shí)驗順序為BCD（填字母代號）鹽水密度表達(dá)式為ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$．

（3）小王測量燒杯和鹽水的總質(zhì)量m_l時，估計鹽水和燒杯的總質(zhì)量在150g左右．試加砝碼時，應(yīng)用鑷子夾取100g、50g砝碼各1個放入右盤中，第一次指針偏向標(biāo)尺右側(cè)，這表示砝碼的質(zhì)量大了；則應(yīng)取下50g砝碼，經(jīng)加減砝碼后，最終指針偏向標(biāo)尺左側(cè)，這時他應(yīng)該調(diào)節(jié)游碼．
（4）如圖2是小李同學(xué)在實(shí)驗操作過程中的情況．他的錯誤是：在稱量過程中用手調(diào)節(jié)平衡螺母
（5）小華那一組的同學(xué)已經(jīng)測出了小石塊的質(zhì)量為m₀，由于同組同學(xué)的不小心，將量筒損壞了，于是他們在沒有量筒的情況下設(shè)計了如下的方案測量小石塊的體積：
①如圖a所示，在燒杯中裝滿水，用調(diào)節(jié)好的天平測出燒杯與水的總質(zhì)量為m₁；
②如圖b所示，將燒杯取下，用細(xì)線系住小石塊并將其放入燒杯的水中，等燒杯內(nèi)的水不再溢出時，將小石塊取出，并用抹布將燒杯外的水擦干．
③如圖c用天平測出燒杯及其內(nèi)剩余水的總質(zhì)量為m₂．
④則小石塊的體積V=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$．（用他們所測的物理量表示）
從圖a到圖c的操作引起體積的測量值比真實(shí)值大（選填“偏大”、“偏小”、“不變”）；請你針對他們第②步到第③步的操作（或上圖中3到5的操作）作一點(diǎn)改進(jìn)，使得測量值更加接近于真實(shí)值，簡要寫出你的方法：在a中測滿杯水與石塊的總質(zhì)量，b中石塊不拿出來，燒杯擦干后直接在c中測石塊和剩下的水與杯的總質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向判斷天平哪端下沉，調(diào)節(jié)過程中，調(diào)節(jié)天平平衡時，平衡螺母向上翹的方向移動．
（2）測量鹽水密度的正確順序是：測出燒杯和鹽水的總質(zhì)量，將鹽水倒入量筒中，讀出體積，再測出燒杯的質(zhì)量，求出量筒中鹽水的質(zhì)量，根據(jù)密度公式求出鹽水的密度；
（3）指針偏右，說明右側(cè)質(zhì)量較大，應(yīng)將平衡螺母向左移；天平測量過程中，如果試加了最小砝碼后，向右側(cè)偏，應(yīng)取下最小砝碼，向右移動游碼，直至橫梁平衡；
（4）使用天平測量過程中不能調(diào)節(jié)平衡螺母；
（5）此種方法中，石塊的體積用水的體積來替代，因此表示出水的體積就是石塊的體積；從水中取走石塊時，會沾走一部分的水，這是影響水的體積的主要原因，改進(jìn)時也應(yīng)從這一角度進(jìn)行思考．

解答 解：（1）如圖，調(diào)節(jié)天平平衡時，指針右偏，說明天平右端下沉，平衡螺母向相反的方向移動，平衡螺母向左移動．
（2）小王按ABC順序進(jìn)行實(shí)驗測出鹽水密度，其密度表達(dá)式為ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$；在步驟C中，量筒中的鹽水不能全部倒入燒杯，測得m₂偏小，但V準(zhǔn)確；由ρ=$\frac{m}{V}$可知，結(jié)果偏�。粶y量鹽水密度的正確順序是：測出燒杯和鹽水的總質(zhì)量，將鹽水倒入量筒中，讀出體積，再測出燒杯的質(zhì)量，求出量筒中鹽水的質(zhì)量，根據(jù)密度公式求出鹽水的密度，此時鹽水密度表達(dá)式為ρ=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$．
（3）試加砝碼時，應(yīng)用鑷子夾取100g、50g砝碼各1個放入右盤中，第一次指針偏向標(biāo)尺右側(cè)，這表示砝碼的質(zhì)量 大了；則應(yīng)取下 50g砝碼，經(jīng)加減砝碼后，最終指針偏向標(biāo)尺左側(cè)，這時他應(yīng)該 調(diào)節(jié)游碼．
（4）稱量物體質(zhì)量時，不能調(diào)節(jié)平衡螺母．
（5）根據(jù)題意，小石塊排開水的體積與小石塊的體積是相同的，水的質(zhì)量可通過兩次測量，求出質(zhì)量之差，再根據(jù)公式算出體積即可，因此其表示式為：V=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$；
從圖中E到F的操作中可以看出，當(dāng)從燒杯中取出石塊時，石塊會沾走一定量的水，從而使第二次稱量時，水的質(zhì)量變小，使質(zhì)量之差變大，最終使質(zhì)量測得的體積偏大；
針對存在誤差的原因，我們可采取將石塊一起進(jìn)行質(zhì)量測量，而且第二次不拿出來的方法．
故答案為：（1）平衡螺母；
（2）$\frac{{m}_{1}-{m}_{0}}{V}$；小；BCD；$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{V}$；
（3）大；50；調(diào)節(jié)游碼；
（4）在稱量過程中用手調(diào)節(jié)平衡螺母；
（5）$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$；大；在a中測滿杯水與石塊的總質(zhì)量，b中石塊不拿出來，燒杯擦干后直接在c中測石塊和剩下的水與杯的總質(zhì)量．

點(diǎn)評 天平的調(diào)節(jié)、使用、讀數(shù)，量筒的讀數(shù)，利用密度公式進(jìn)行計算，這都是我們在測量密度的實(shí)驗中必須掌握的．通過此題我們還應(yīng)該學(xué)會一種利用等效替代來間接求物體體積的方法，并能夠根據(jù)要求選擇出最佳方案．