Question

同學們在實驗室里測某種小礦石的密度，選用天平、量筒、小礦石、細線、燒杯和水，進行了如下的實驗操作：
A．將小礦石用細線系好后慢慢地放入量筒中并記下總的體積．
B．把游碼放在標尺的零刻度線處，調節(jié)橫梁上的螺母，使橫梁平衡．
C．把天平放在水平桌面上．
D．將小礦石放在左盤中，在右盤中增減砝碼并移動游碼直至橫梁平衡，并記錄．
E．在量筒中倒入適量的水并記下水的體積．

（1）正確的實驗操作順序應該是________（只填字母序號）．
（2）在調節(jié)天平時，發(fā)現指針位置如圖甲所示，此時應將平衡螺母向________調（選填“左”或“右”）．
（3）用調節(jié)好的天平稱小礦石的質量．天平平衡時，放在右盤中的砝碼和游碼的位置如圖乙所示；量筒量出小礦石的體積如圖丙所示，請設計一個實驗數據記錄表格，并將測量結果填入．由此可知，小礦石的密度ρ=________kg/m³．
（4）實驗中，由于小英同學不小心把量筒打碎了，但實驗室里已沒有量筒了，老師就給她增加了一個溢水杯（如圖�。�．現請你幫她想辦法測出小礦石的密度，寫出簡要的實驗步驟并用實驗數據寫出小礦石的密度表達式．
實驗步驟：________．
表達式：________．

Answer 1

解：（1）根據先調節(jié)天平，再測質量，最后通過排水法測體積這一基本順序，可判斷正確的實驗步驟順序為：CBDEA；
故答案為：CBDEA；
（2）圖甲中指針偏右，說明天平右側質量大，因此應將平衡螺母向左移動；
故答案為：左；
（3）根據實驗步驟中所需測量的物理量，可設計如下記錄數據的表格；
其中礦石的質量m=50g+10g+2g=62.0g；礦石的體積V=80ml-60ml=20ml=20cm³；

礦石的質 量m（g）	量筒內水的 體積V1（cm3 ）	量筒內水和礦石 的體積V2（cm3 ）	礦石的體 積V（cm3）
62	60	80	20

礦石的密度：ρ===3.1×10³kg/m³；
故答案為：見上表；3.1×10³；
（4）實驗步驟：
①調節(jié)天平，用天平測出礦石的質量m₁；
②用天平測量燒杯的質量m₂；
③將溢水杯盛滿水，細線系好礦石，浸沒入溢水杯；
④用天平測量燒杯和溢出水的質量m₃
表達式：ρ==．
分析：（1）在利用天平和量筒測礦石密度的實驗中，應先調節(jié)天平，再測質量，最后通過排水法測體積，根據這一基本順序來確定正確的實驗步驟；
（2）在調節(jié)天平時，應將平衡螺母向指針偏轉的對側移動；
（3）根據測量的要求，需將所測的數據全部記錄，并最終通過密度的公式計算結果，據此來設計記錄數據的表格，并進行相應的計算；
（4）在沒有量筒的情況下，實驗的難點就是如何利用溢水杯測出礦石的體積，這時可考慮通過等效替代法，借助阿基米德原理，算出排水的體積，就是礦石的體積，再最終求出密度．
點評：使用天平和量筒來測量固體的密度是最常見的測量方法，重點應掌握天平與量筒的使用和密度公式的熟練運用．本題中還對實驗進行了變式，即在沒有量筒的情況下，如何借助其他的原理與方法來測量固體的密度，具有一定的挑戰(zhàn)性，也有著較好的現實意義．這里的等效替代法的運用較為巧妙，值得我們學習和借鑒．