Question

小剛同學想測出一個實心塑料球的密度，但是發(fā)現(xiàn)塑料球放在水中會漂浮在水面上，無法測出它的體積．小剛設計了以圖所示的實驗步驟：

A．用天平測量塑料球的質量，天平平衡時如圖b所示，記錄塑料球質量為m；
B．把適量的水倒進量筒中如圖c所示，記錄此時水的體積為V₁；
C．用細線在塑料球下吊一小鐵塊放入水中，靜止時如圖d所示，記錄此時量筒的示數(shù)V₂；
D．把小鐵塊單獨放入水中靜止時如圖e所示，記錄此時量筒的示數(shù)V₃；
E．利用密度公式計算出結果．
根據(jù)上述實驗過程，回答下列問題：
（1）實驗時，將天平放在水平桌面上，將游碼調至標尺左端的零刻度處，然后調節(jié)天平橫梁平衡，發(fā)現(xiàn)指針靜止在分度盤上如圖 a所示的位置，此時應將平衡螺母向

右

（左/右）移動．
（2）實驗中使用天平測出塑料球的質量m=

17

g，塑料球的體積V=

20

cm³，計算出塑料球的密度ρ=

0.85

g/cm³．
（3）本實驗中若不用天平，只在c、d、e三個步驟中增加一個步驟也可以測出塑料球的密度．請寫出這個操作步驟

讓塑料球漂浮在圖c的量筒中，記下水面到達的刻度V₄

（4）根據(jù)你補充的步驟，寫出計算塑料球密度的表達式

ρ=

V4-V1

V2-V3

×ρ_水

 （用字母表示）．

Answer 1

分析：（1）平衡調節(jié)原則：右偏左調，左偏右調．調節(jié)橫梁平衡時，根據(jù)指針偏向分度盤的左側，平衡螺母應向右調節(jié)，才能使天平平衡；
（2根據(jù)砝碼和游碼對應的刻度值計算塑料球的質量，讀出塑料球和小鐵塊浸沒水后水面到達的刻度，讀出只有鐵塊浸沒在水中時水面到達的刻度，求出塑料球的體積，根據(jù)密度公式計算物體的密度．
（3）實驗中如果沒有天平，利用浮力的方法求出塑料球的質量，讓塑料球漂浮在裝有適量水的量筒中，塑料球的重力=浮力=塑料球排開水的重力，再求出塑料球的質量．
（4）知道質量和體積，根據(jù)ρ=

m

V

求出密度表達式．

解答：解：（1）如圖所示，指針偏向分度盤的左側，平衡螺母應向右調節(jié)，才能使天平平衡；
（2游碼對應的刻度值，標尺每一個大格代表1g，每一個小格代表0.2g，游碼對應的刻度值是2g．
塑料球的質量=砝碼的質量+游碼對應的刻度值=10g+5g+2g=17g；
塑料球的體積V=V₂-V₃=80ml-60ml=20ml=20cm³．
塑料球的密度：ρ=

m

V

=

17g

20cm3

=0.85g/cm³．
（3）若不用天平，利用浮力的方法求出塑料球的質量，讓塑料球漂浮在圖c的量筒中，記下水面到達的刻度V₄；
（4）塑料球的體積：V=V₂-V₃，
塑料球放入后，漂浮在水面上，所以G=F_浮=G_排，
所以，ρgV=ρ_水gV_排，
所以塑料球的密度：
ρ=

V排

V

×ρ_水=

V4-V1

V2-V3

×ρ_水．
故答案為：（1）右；
（2）17；20；0.85；
（3）將塑料球放入圖c所示的量筒內使其漂浮在水面上，讀出量筒示數(shù)V₄；．
（4）ρ=

V4-V1

V2-V3

×ρ_水．

點評：測量固體的密度時，實驗中有天平和量筒，分別測量固體的質量和體積．
實驗中沒有天平時，采用彈簧測力計測量重力求質量，或利用漂浮的物體浮力等于重力，再求質量．
實驗中沒有量筒或固體太大時，采用固體浸沒在水中，利用阿基米德原理求體積，或利用溢水杯法，溢出水的體積等于固體體積．
總之，測量固體的密度時，要直接或間接測量固體的質量和體積，根據(jù)密度公式求密度．