Question

11．我國石油儲量豐富，為了測量某油井所產(chǎn)石油的密度，小剛和小麗收集了該井所產(chǎn)石油樣品進(jìn)行了如下測量（常溫下石油為粘稠的液態(tài)）
小剛的實(shí)驗(yàn)：
（1）將天平放在水平臺上，調(diào)節(jié)好天平平衡．先用天平稱出空燒杯的質(zhì)量為31.2g．然后將石油樣品倒入燒杯，放在調(diào)節(jié)好的天平左盤上稱量，當(dāng)天平重新平衡時，右盤中的砝碼和游碼的位置如圖甲所示，則燒杯和石油樣品的質(zhì)量為81.8g．
（2）將燒杯中的石油倒入量筒，其示數(shù)如圖乙所示，石油的體積為46cm³．
（3）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，求得所測石油的密度為1.1g/cm³．
（4）聯(lián)想到某起石油泄漏事故中石油漂浮在水面上的情景，小剛發(fā)現(xiàn)自已測量的石油密度值偏大，你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)方案造成測量結(jié)果偏大的原因是將燒杯內(nèi)的石油倒入量筒中時，燒杯中有殘留，使所測量的石油體積偏�。�
小麗在實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)量筒刻度不清，于是利用燒杯、水、天平也測出了石油的密度．請你把下列步驟補(bǔ)充完整，并寫出石油密度的表達(dá)式．
（a）用天平稱出空燒杯的質(zhì)量m₁；
（b）在燒杯里裝滿水，稱出燒杯和水的總質(zhì)量為m₂；
（c）將燒杯中的水倒凈并擦干燒杯，在燒杯中裝滿石油，稱出總質(zhì)量為m₃；
（d）石油密度表達(dá)式為$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}{ρ}_{水}$．

Answer 1

分析 小剛的實(shí)驗(yàn)：
（1）天平的讀數(shù)等于右盤中砝碼的質(zhì)量加游碼在標(biāo)尺上所對的刻度值；
（2）在進(jìn)行量筒的讀數(shù)時，注意量筒的分度值，視線與液面的凹底相平；
（3）求出石油的質(zhì)量，根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出石油的密度；
（4）根據(jù)測量體積、質(zhì)量的誤差分析密度的誤差；
小麗的實(shí)驗(yàn)：只有天平，沒有量筒，可以利用等體積的水和石油，稱量水和石油的質(zhì)量，根據(jù)體積相等列出等式求出石油的密度．

解答 解：小剛的實(shí)驗(yàn)：
（1）由圖甲知，標(biāo)尺的分度值為0.2g，所以天平的讀數(shù)為50g+20g+10g+1.8g=81.8g；
（2）由圖乙知，量筒的分度值為2mL，所以量筒中石油的體積：V=46mL=46cm³；
（3）石油的質(zhì)量m=81.8g-31.2g=50.6g，
石油的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{50.6g}{46c{m}^{3}}$=1.1g/cm³；
（4）將燒杯內(nèi)的石油倒入量筒中時，燒杯中有殘留，使所測量的石油體積偏小，根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$知，則所測密度偏大；
小麗在實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)量筒刻度不清，用天平也能測量出石油的密度：
（a）調(diào)好天平，用天平測出空燒杯質(zhì)量為m₁．
（b）將一個燒杯裝滿水，用天平測出燒杯和水的總質(zhì)量為m₂．
則水的質(zhì)量m_水=m₂-m₁，
由ρ=$\frac{m}{V}$可求得，水的體積：V_水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$，
（c）將燒杯中的水倒凈并擦干燒杯，在燒杯中裝滿石油，稱出總質(zhì)量為m₃；
則石油的質(zhì)量m_石油=m₃-m₁，
燒杯內(nèi)石油的體積：V_石油=V_水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$，
（d）則石油的密度表達(dá)式ρ=$\frac{{m}_{石油}}{{V}_{石油}}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}{ρ}_{水}$．
故答案為：（1）81.8；（2）46；（3）1.1；（4）將燒杯內(nèi)的石油倒入量筒中時，燒杯中有殘留，使所測量的石油體積偏��；（a）空燒杯；（c）在燒杯中裝滿石油；（d）$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{{m}_{2}-{m}_{1}}{ρ}_{水}$．

點(diǎn)評 測量液體密度時，只有量筒沒有天平，可以采用被測液體和水的質(zhì)量相同進(jìn)行測量；只有天平?jīng)]有量筒，可以采用被測液體和水的體積相同進(jìn)行測量．石油體積的測量是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，巧妙地利用等效替代法，是解決此題的關(guān)鍵．