Question

5．聯(lián)合國(guó)定義每年3月22日為國(guó)際水資源日（world water day），為了配合節(jié)約用水活動(dòng)的開展，某學(xué)校課外興趣小組對(duì)我市的供水系統(tǒng)和供水水質(zhì)的物理參數(shù)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量．
（一）測(cè)自來水的密度
（1）某同學(xué)將天平放在水平臺(tái)面上，橫梁靜止時(shí)，通過調(diào)節(jié)平衡螺母使指針指在分度盤中央刻度線處，該同學(xué)使用天平時(shí)操作的錯(cuò)誤之處是未先將游碼移到標(biāo)尺左端的“0”刻度線處．
（2）在老師的指導(dǎo)下，該同學(xué)重新正確調(diào)節(jié)至天平平衡，將盛有適量自來水的杯子放在調(diào)節(jié)好的天平左盤內(nèi)，測(cè)出總質(zhì)量為122.6g，再將杯子中的一部分自來水倒入量筒中，如圖甲所示，則量筒中自來水的體積為60cm³．再將盛有剩余自來水的杯子放在天平盤內(nèi)，改變砝碼的個(gè)數(shù)和游碼的位置使天平橫梁再次在水平位置平衡，此時(shí)右盤中砝碼質(zhì)量和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖乙所示，則杯子及杯內(nèi)剩余自來水的質(zhì)量為62g．
（3）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算自來水的密度為1.01×10³kg/m³．
（二）測(cè)量水龍頭打開后的出水速度
（1）首先老師告訴同學(xué)們流量是表示單位時(shí)間內(nèi)通過某一橫截面的流體的體積，若水流在粗細(xì)均勻的水平管道內(nèi)向右勻速流動(dòng)，設(shè)水流速度為v，管內(nèi)通道的橫截面積為S．如圖丙所示，取一段管道AB，水從B端流到A端所用時(shí)間為t，則AB間水柱的長(zhǎng)度l=vt，根據(jù)流量的定義，Q=Sv．（以上兩空要求用S、v、t中的字母表示）．
（2）某同學(xué)根據(jù)流量的導(dǎo)出公式設(shè)計(jì)了如下測(cè)量水龍頭出水速度的實(shí)驗(yàn)方案：
①測(cè)出水龍頭出水口的內(nèi)壁直徑d
②打開水龍頭使水以適當(dāng)?shù)乃俣葎蛩倭鞒觯�用容器接水并同時(shí)開始計(jì)時(shí)，測(cè)出經(jīng)過一段時(shí)間t后容器內(nèi)水的體積V．
③由流量的導(dǎo)出公式算出自來水龍頭出水速度表達(dá)式為v=$\frac{4V}{{πd}^{2}t}$．．（用d、t、π、V表示）

Answer 1

分析 （一）（1）在調(diào)節(jié)平衡前，先將天平放在水平臺(tái)上，游碼置于標(biāo)尺左端的零刻線處，然后調(diào)節(jié)平衡螺母；
（2）確定量筒的分度值，然后進(jìn)行讀數(shù)；
天平平衡時(shí)，物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼在標(biāo)尺上所對(duì)的刻度值；
（3）求出量筒中水的質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出自來水的密度；
（二）（1）根據(jù)公式l=s=vt求出水管的長(zhǎng)度；
則AB段水柱的體積為V=Sl，然后根據(jù)流量的定義代入公式Q=$\frac{V}{t}$便可；
（2）根據(jù)流量的定義得出流量的表達(dá)式，則可根據(jù)流量除以橫截面積得出流速．

解答 解：
（一）（1）在調(diào)節(jié)天平平衡時(shí)，應(yīng)先將天平放在水平臺(tái)上，并將游碼撥到標(biāo)尺左端的零刻線處，該同學(xué)忘了將游碼撥到標(biāo)尺左端的“0”刻度線處了；
（2）由圖甲知，量筒的分度值為2ml，量筒內(nèi)水的讀體積60ml，即60cm3；
由圖乙知，標(biāo)尺的分度值為0.2g，杯子及杯內(nèi)剩余自來水的質(zhì)量為50g+10g+2g=62g；
（3）量筒中水的質(zhì)量m=122.6g-62g=60.6g；
則ρ=$\frac{m}{V}=\frac{60.6g}{60c{m}^{3}}$=1.01g/cm³=1.01×10³kg/m³；
（二）（1）AB間水柱的長(zhǎng)度l=s=vt；
B到A的水柱體積為V=Sl=Svt，則：
Q=$\frac{V}{t}$$\frac{Svt}{t}$=Sv；
（2）根據(jù)流量的定義，則Q=$\frac{V}{t}$；
所以流速為v=$\frac{Q}{S}$=$\frac{\frac{V}{t}}{π（\fracqgqcscg{2}）^{2}}$=$\frac{4V}{{πd}^{2}t}$．
故答案為：
（一）（1）未先將游碼移到標(biāo)尺左端的“0”刻度線處；（2）60；62；（3）1.01×10³；
（二）（1）vt，Sv；（2）v=$\frac{4V}{{πd}^{2}t}$．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量液體的密度實(shí)驗(yàn)，考查了天平和量筒的使用及讀數(shù)及測(cè)量過程，同時(shí)考查了密度的計(jì)算；同時(shí)也考查了學(xué)生通過文字獲取信息的能力及運(yùn)用信息解決問題的能力，有一定難度．