Question

2．小明為了測(cè)量礦石的密度，他選擇的器材是杠桿、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、量筒和水，請(qǐng)你和小明一起來(lái)完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程（g=10N/kg）．
（1）小明將杠桿裝在支架上，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)（填“左”或“右”）．
（2）小明同學(xué)用如圖甲所示的裝置進(jìn)行測(cè)量，圖中杠桿水平，細(xì)線豎直．他正確操作后，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.4N，則該礦石的質(zhì)量為m=0.72kg．
（3）接著他用如圖乙所示的方法測(cè)出了礦石的體積，他的做法：

①將礦石浸沒(méi)在水中，在水面到達(dá)的位置上作標(biāo)記；②取出礦石；③用量筒向燒杯中加水，直到水面與標(biāo)記相平．
（4）他先加了100mL水，接著又取了50mL，繼續(xù)想燒杯中加，達(dá)到要求后，量筒中剩余的水如圖丙所示，則礦石的密度為6.5×10³kg/m³（保留一位小數(shù)）．
（5）根據(jù)這種方法測(cè)出的礦石密度值偏小（填“偏大”或“偏小”），原因是取出礦石帶出一些水，使測(cè)得的礦石體積偏大．

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)，使杠桿在水平位置平衡；
（2）根據(jù)圖1可知：L₁：L₂=3：1，又已知F₁=2.4N，然后根據(jù)F₁L₁=F₂L₂即可求出礦石的重力，再根據(jù)G=mg求出礦石的質(zhì)量；
（3）利用等效替代法得出礦石的體積；
（4）根據(jù)等效替代法，此時(shí)小礦石的體積等于倒入水的體積，根據(jù)V=V_水=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算出小礦石的體積；
（5）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算出小礦石的密度；分析質(zhì)量和體積的測(cè)量誤差，根據(jù)公式判斷出密度的測(cè)量誤差．

解答 解：（1）杠桿右端下沉，左端上翹，平衡螺母向上翹的左端移動(dòng)；
（2）由圖可知L₁：L₂=3：1，F(xiàn)₁=2.4N，
根據(jù)杠桿的平衡條件有：F₁L₁=GL₂
所以：G=$\frac{{F}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{2.4N×3}{1}$=7.2N，
礦石的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{7.2N}{10N/kg}$=0.72kg=720g；
（3）利用等效替代法得出礦石的體積，則用量筒往燒杯中加水時(shí)，直到水面與標(biāo)記相平為止；
（4）由圖丙可知，量筒的分度值1ml，液體的凹液面的底部與40mL刻度線相平，
所以礦石的體積：100mL+50mL-40mL=110mL=110cm³．
礦石的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{720g}{110c{m}^{3}}$≈6g/cm³=6.5×10³kg/m³．
（5）由于將小石塊從水中拿出時(shí)，上面沾有水，所以所測(cè)石塊的體積偏大，根據(jù)公式知，所測(cè)密度會(huì)偏��；
故答案為：（1）左；（2）0.72；（3）水面與標(biāo)記相平；（4）6.5×10³；（5）偏��；取出礦石帶出一些水，使測(cè)得的礦石體積偏大．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小礦石的密度實(shí)驗(yàn)，考查了天平的使用及讀數(shù)，注意等效替代法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，學(xué)習(xí)這種測(cè)量物體體積的方法，并考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析．