Question

12．如圖所示，是小儀同學測量開水瓶軟木塞密度的實驗示意圖．
實驗步驟：
A．調整天平橫梁平衡            B．用天平測出軟木塊的質量m，如圖乙所示
C．向量筒中裝入適量的水        D．讀出水的體積V₁，如圖丙所示
E．用細線系住軟木塞和鐵塊，將鐵塊浸沒在水中，讀出水和鐵塊的總體積V₂，如圖丁所示
F．將軟木塞和鐵塊同時浸沒在水中，讀出水、鐵塊和軟木塞的總體積V₃，如圖戊所示

（1）步驟A中發(fā)現天平指針偏向分度盤上的位置如圖甲所示，應向右（選填“左”或“右”）調節(jié)平衡螺母．
（2）根據實驗示意圖和步驟中的標注，將表格填寫完整．

測量值	軟木塞的質量m/g	水的體積 V1/cm3	水和鐵塊的體積V2/cm3	水、軟木塞和鐵塊的總體積V3/cm3	軟木的密度ρ木/（kg•m-3）
數據	12	40	50	90	0.3×103

（3）軟木塞浸沒水中時受到的浮力大小為0.4N（g取10N/kg）；
（4）反思實驗過程，發(fā)現有一實驗步驟是多余的，此步驟是D（填字母）．
（5）考慮到軟木塞的吸水性，實際測得密度應大于（選填“大于“或“小于“）實際密度．

Answer 1

分析 （1）調節(jié)天平橫梁平衡時，平衡螺母向上翹的一端移動．左邊放物體，右邊放砝碼；
（2）軟木塞的質量可由砝碼質量和游碼所對的刻度值讀出．由于軟木塞是不沉于水的，在測量其體積時要使用重物助沉法幫助測量休積．即先測出水和重物的體積，再將軟木塞和重物系好共同放入水中，測量出它們的總體積，最后用總體積減去水和重物的體積，就是軟木塞的體積，最后由質量和體積計算密度．
（3）軟木塞浸沒在水中，排開水的體積等于其自身體積，利用F_浮=ρ_水gV_排計算軟木塞受到的浮力；
（4）在使用助沉法時，不需要單獨測量出水的體積．
（5）軟木具有吸水性，測量其體積時，會因吸水而使量筒的示數變小，導致所測密度值變大．

解答 解：（1）指針偏向分度盤左側，天平的右端上翹，所以平衡螺母應向上翹的右端移動．
（2）軟木塞的質量等于砝碼的質量加上游碼所對刻度值，即m=10g+2g=12g．
從圖中讀出水和鐵塊的總體積為50cm³，水、軟木塞和鐵塊的總體積90cm³，
則軟木塞的體積：V=90cm³-50cm³=40cm³，
軟木塞的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{12g}{40c{m}^{3}}$=0.3g/cm³=0.3×10³kg/m³．
（3）軟木塞浸沒在水中，排開水的體積等于其自身體積，浸沒時軟木塞受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×40×10^-6m³=0.4N；
（4）實驗步驟中測軟木塞的體積時，由于軟木塞漂浮在水面上，要使軟木塞浸入水中可采用重物助沉法來進行測量．但不需要單獨測量水的體積，只需測出水和鐵塊的體積，再測出水、鐵塊、軟木塞的總體積，就能算出軟木塞的體積．故多余的步驟是D．
（5）由于軟木塞具有吸水性，在測量它的體積時，它會因吸收水而使其體積測量值偏小；在質量一定時，體積偏小，則測得的密度會偏大．
故答案為：（1）右；（2）12；90；0.3×10³；（3）0.4N；（4）D；（5）大于．

點評 此題是考查固體密度的測量實驗，但考查的是不沉于水的固體的密度測量以及測量誤差的分析，關鍵在于測物體的體積時要使用重物助沉法，要對此方法有所了解，同時根據固體材料特點，對測量結果的偏差作出判斷．