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【題目】實驗室有如下器材:天平(含砝碼)、量筒、燒杯(2個)、彈簧測力計、金屬塊、細線(質量和體積不計)、足量的水(密度已知)、足量的未知液體(密度小于金屬塊的密度).

(1)一組選用上述一些器材測量金屬塊的密度,步驟是:

在量筒中倒入20mL水;

把金屬塊浸沒在量筒的水中,如圖1所示,由此可知金屬塊的體積為 cm3

把天平放在水平桌面上,如圖2甲所示,接下來的操作是:

a、將游碼撥到零刻度線處;

b、向 (選填“左”或“右”)調節(jié)平衡螺母,使天平平衡;

c、取出量筒中的金屬塊直接放在左盤,向右盤加減砝碼并移動游碼使天平重新平衡,如圖2乙所示.計算金屬塊的密度是 kg/m3.該實驗所測密度比金屬塊實際的密度 (選填“偏大”或“偏小”).

(2)二組選用上述一些器材,設計了一種測量未知液體密度的實驗方案.

選用器材:彈簧測力計、金屬塊、細線、水、足量的未知液體、燒杯(2個)

主要實驗步驟:

用彈簧測力計測出金屬塊在空氣中的重力G;

用彈簧測力計懸掛金屬塊浸沒在未知液體中(未接觸燒杯底),其示數(shù)為F1;

用彈簧測力計懸掛金屬塊浸沒在水中(未接觸燒杯底),其示數(shù)為F2;

未知液體密度的表達式:ρ= .(用字母表示,已知水的密度為ρ

【答案】(1)40;右;7.89×103;偏大;(2)

【解析】

試題分析:(1)量筒每一個大格代表10ml,每一個小格代表1ml,水和金屬塊的總體積是40ml,水的體積是20ml,所以金屬塊的體積:V=40ml﹣20ml=20ml=20cm3;如圖橫梁右端上翹,平衡螺母向上翹的右端移動,使天平平衡;金屬塊的質量:m=100g+50g+5g+2.8g=157.8g,金屬塊的密度是:ρ===7.89g/cm3=7.89×103kg/m3;由于先測量金屬塊的體積,然后測量金屬塊的質量,金屬塊上會沾有一些水,導致質量測量值偏大,所以金屬塊密度測量值偏大;(2)用細線把金屬塊拴好,用彈簧測力計測金屬塊的重力G;燒杯中倒入適量被測液體,用彈簧測力計測金屬塊浸沒在未知液體中(未接觸燒杯底)的示數(shù)F1;燒杯中倒入適量水,用彈簧測力計測金屬塊浸沒在水中(未接觸燒杯底)的示數(shù)F2

分析:金屬塊在被測液體中受到的浮力:F=G﹣F1,根據阿基米德原理得:G﹣F1=ρVg,金屬塊排開液體的體積:V1=,金屬塊在水中受到的浮力:F'=G﹣F2,根據阿基米德原理得:G﹣F2Vg,金屬塊排開水的體積:V2=,因為金屬塊浸沒在被測液體中和浸沒中水中的體積相等,所以, =,所以,未知液體密度的表達式:ρ=

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( 2 )用彈簧測力計吊著石塊,將其浸沒于燒杯內的水中,不觸底及側壁,讀出彈簧測力計示數(shù)為F,則石塊受到的浮力F=;
( 3 )用字母F、ρ、g,寫出石塊體積的表達式V=;
( 4 )用字母G、F、ρ , 寫出石塊密度的表達式ρ=

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