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14.小明用天平、大杯、小杯和水測一石塊密度(ρ已知).
①用調好的天平測礦石質量時,把礦石放左盤,向右添加砝碼,當在右盤中加上最小砝碼時,發(fā)現(xiàn)指針靜止在如圖1所示位置,則接下來的操作是取下最小的砝碼,然后向右移動游碼,直到天平平衡為止;
②天平平衡時,石塊的質量為m;
③小明測量石塊體積的操作步驟如下:
a.測出空小杯的質量m1
b.把裝了水的大杯和空的小杯如圖2放置
c.把石塊緩緩浸沒在大杯水中,大杯中部分水溢進小杯
d.測出承接了溢出水的小杯總質量m2
請你指出步驟b的錯誤之處:大燒杯中的水未裝滿.
④改正步驟b中的錯誤后,仍用本題中出現(xiàn)過的物理量符號表示石塊的密度ρ=mm2m1ρ

分析 ①用調節(jié)好的托盤天平稱量礦石的質量時,當在右盤加上最小的砝碼后,發(fā)現(xiàn)指針偏右,則應取下最小的砝碼,撥動游碼直至天平橫梁平衡;
③用溢水杯時,要把溢水杯裝滿水.
④塊的體積等于石塊排開水的體積,求出石塊排開水的質量,求出排開水的體積,即石塊的體積,根據密度公式求出石塊的密度.
所有測密度的實驗,所依據的原理都是ρ=mV,差別只在于怎么測出質量和體積.本題中測石塊質量是直接使用天平測,所以石塊的質量就等于砝碼的質量加上游碼的示數.而測石塊的體積是通過溢水杯來測的,因為溢水杯(大杯)中的水原來是滿的,所以石塊一放入,水就溢出,石塊的體積多大,溢出的水體積也是多大,只要求出溢出水的體積,就知道了石塊的體積.

解答 解:①由圖甲所示可知,指針偏向分度盤的右側,說明右側質量大,應取下最小的砝碼,然后向右移動游碼,直到天平平衡為止;
③用溢水杯測石塊體積的關鍵就在于,要讓溢出水的體積等于石塊的體積,而圖中明顯大杯中的水是沒滿的,這樣石塊剛剛浸入時水就不會馬上溢出來,最終溢出水的體積就會小于石塊的體積,所以錯誤之處就在于大杯中沒有裝滿水,這樣測量排開水的質量偏小,導致測量結果偏大.
④測出空小杯的質量m1,把石塊緩緩放入大杯中,測出了盛接了溢出水的小杯總質量m2,石塊排開水的質量為:m=m2-m1,
石塊的體積:V=V=mρ=m2m1ρ
石塊的密度:ρ=mV=mm2m1ρ=mm2m1ρ
故答案為:①取下最小的砝碼,然后向右移動游碼,直到天平平衡為止;③大燒杯中的水未裝滿;④mm2m1ρ

點評 本題為比較常見的測固體密度的實驗題--質量由天平直接測出,體積由溢水杯測出.這種方法測密度,一是要會看天平的讀數,讀數的問題一直是考試的重點,天平的讀數主要是游碼的示數不要看成右側所對的示數;二是溢水杯測石塊的體積,關鍵在于使溢出的水體積等于石塊的體積.最終求出石塊的密度,這中間公式的代入變化要熟練掌握.

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