Question

【題目】小明想測(cè)量鹽水和石塊的密度，于是他和小華在老師的指導(dǎo)下用兩套實(shí)驗(yàn)裝置做了如下實(shí)驗(yàn)。小明和小華討論后，分別設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)你補(bǔ)充完整：

（一）小明使用天平、量筒等實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量鹽水的密度（ρ水=1.0×103kg/m3）：

(1)小明將天平放在_______臺(tái)上，將游碼移到標(biāo)尺左端的_______處，此時(shí)，指針在分度盤(pán)上的位置如圖甲所示，他應(yīng)將平衡螺母向_______端調(diào)節(jié)，使天平平衡；

(2)將質(zhì)量為32g的燒杯放在天平的左盤(pán)上，取適量的鹽倒入燒杯中，向右盤(pán)加減砝碼并調(diào)節(jié)游碼，直至天平平衡，如圖乙所示，鹽的質(zhì)量是_____g；

(3)用量筒量出水的體積，如圖丙所示，然后將燒杯中的鹽倒入量筒中，待鹽完全溶解后，量筒中液面的位置如圖丁所示，鹽水的體積是______cm3，配制鹽水的密度是_______kg/m3。

（二）小華使用彈簧測(cè)力計(jì)、水、燒杯、細(xì)線、等器材測(cè)量待測(cè)石塊和待測(cè)鹽水密度（已知水的密度ρ水）：

①小華使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊在空氣中的重力G；

②用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛著石塊，將其完全浸沒(méi)在盛有水的燒杯內(nèi)，此時(shí)示數(shù)為F1；

③計(jì)算出待測(cè)石塊的密度：______________；

④小華將石塊從水中取出擦拭干凈，再浸沒(méi)在待測(cè)鹽水中，測(cè)出測(cè)力計(jì)的拉力F2；

⑤計(jì)算出待測(cè)鹽水的密度：_____________。

Answer 1

【答案】水平 零刻線 左 17 50 1.14×103 ρ石塊＝ρ水 ρ鹽水＝ρ水

【解析】

(1)使用天平前要調(diào)節(jié)天平平衡，把天平放在水平臺(tái)上，把游碼移到橫梁標(biāo)尺的零刻度線處，移動(dòng)平衡螺母（左偏右調(diào)、右偏左調(diào)），使天平橫梁在水平位置平衡。

(2)知道燒杯質(zhì)量，讀出鹽和燒杯的總質(zhì)量，可求鹽的質(zhì)量。

(3)讀出量筒中水的體積，利用求水的質(zhì)量，可求量筒內(nèi)鹽水的總質(zhì)量，讀出量筒中鹽水的體積，利用密度公式求鹽水的密度。

③已知石塊的重力，由變形公式可求石塊的質(zhì)量；由稱(chēng)重法可求出石塊完全浸沒(méi)時(shí)受到水的浮力；再由阿基米德原理可求石塊此時(shí)排開(kāi)水的體積，即為石塊體積，根據(jù)密度公式可求石塊的密度。

⑤利用稱(chēng)重法和浮力公式分別列出小石塊在水和鹽水中所受浮力的關(guān)系式，根據(jù)兩次排開(kāi)液體的體積相等，即可解得鹽水密度的表達(dá)式。

(1)[1][2]將天平放在水平臺(tái)上，將游碼移到標(biāo)尺左端的零刻線處。

[3]指針在分度盤(pán)上的位置如圖甲所示，他應(yīng)將平衡螺母向左端調(diào)節(jié)，使天平平衡。

(2)[4]已知燒杯質(zhì)量m1=32g，鹽和燒杯的總質(zhì)量

m2=20g+20g+5g+4g=49g

則鹽的質(zhì)量

(3)[5]由丁圖可知，量筒中鹽水的體積為

V=50mL=50cm3

[6]由丙圖可知，量筒中水的體積

V水=40mL=40cm3

則水的質(zhì)量

量筒內(nèi)鹽水的總質(zhì)量

故鹽水的密度

③[7]已知石塊的重力G，根據(jù)可得，石塊的質(zhì)量

把石塊全部浸入水中，石塊受重力、浮力、彈簧秤的拉力，則石塊受到的浮力

金屬塊浸沒(méi)在水中，根據(jù)阿基米德原理有

金屬塊的體積

故石塊的密度

⑤[8]小石塊在水中和鹽水受到的浮力分別為

，

小石塊完全浸沒(méi)在水和鹽水中，則排開(kāi)水的體積和鹽水的體積都等于小石塊自身的體積，根據(jù)可知，小石塊在水中和鹽水受到的浮力分別為

，

則有

，

由以上兩式，解得鹽水密度表達(dá)式為：。