初中物理天平的使用解答题

在测量某种液体密度时，物理兴趣小组讨论形成了以下方案：

$A$．将量筒中的液体倒入烧杯，测出烧杯和液体的总质量 $m_1$

$B$．将适量的液体倒入量筒，测出液体的体积 $V$

$C$．用天平测出空烧杯的质量 $m_2$

$D$．计算出液体的密度 $\rho$

（1）以上方案中的步骤，其正确顺序是　　（只填写序号即可）。

（2）用所测物理量的符号写出液体密度的表达式 $\rho =$　　。

（3）在用调节好的托盘天平称量空烧杯的质量时，往右盘中加入最小的砝码后，发现指针在分度盘上的位置如图所示。接下来的操作应该是　　。

（4）在对实验方案进行论证时，老师指出该方案误差较大，请分析产生误差的原因及结果。

（5）请结合（4）中的分析，对该物理兴趣小组形成的方案进行完善。

$75\%$的医用酒精可以有效灭活新型冠状病毒，小刚从网上购置了两瓶某品牌 $75\%$的医用酒精，说明书如图甲所示，小刚查到 $75\%$的医用酒精密度为 $0.87g/c{m}^3$，于是想通过测量该酒精的密度来鉴定其产品是否合格：

（1）小刚取适量该酒精进行实验：

①     为使测量结果更准确，以下实验操作步骤合理顺序是　　（用字母表示）。

$A$．计算酒精的密度

$B$．用天平测出烧杯的质量 $52.4g$

$C$．在烧杯中盛适量的酒精，用天平测出酒精和烧杯的总质量

$D$．调节天平平衡

$E$．将烧杯中的酒精倒入量筒中，读出其体积，如图乙所示

②测量酒精和烧杯总质量时，砝码和游码的位置如图丙所示。则总质量为　　 $g$，该酒精的密度是　　。

③根据测量结果，小刚能否鉴定该产品是否合格？并说明理由　　。

（2）在学完浮力的知识后，小刚又想到可以利用弹簧测力计，水、烧杯，细线和小石块来测量该酒精的密度。实验操作步骤如下：

$a$．用细线将小石块绑好，挂在弹簧测力计下，读出测力计示数 $F_1$

$b$．在烧杯中倒入适量的水，将小石块挂在弹簧测力计下使其浸没在水中，读出测力计示数 $F_2$

$c$．算出小石块的体积 $V_{石}$

$d$．在擦干水的烧杯中倒入适最的酒精，将已擦干的小石块挂在弹簧测力计下，使其浸没在酒精中，读出测力计示数 $F_3$

根据上述操作步骤，请你帮助小刚推导出该酒精密度 $\rho$的表达式为　　（表达式用测量量的字母表示，水的密度用 ${\rho }_{水}$表示，推导过程要有必要的文字说明）。

为了测量盐水的密度，尼玛同学取适量盐水的样品进行了如下实验：

（1）将天平放在水平台上，游码归零后，发现分度盘指针如图甲所示，应将平衡螺母向　　调节（选题“左”或“右” $)$，指针指向分度盘中央。

（2）天平调平后，将盛有适量盐水的烧杯放在天平左盘内，改变右盘中的砝码个数及和游码的位置，使天平在水平位置重新平衡，此时砝码的质量和游码的实数如图乙所示。则烧杯和杯内盐水的总质量是　　 $g$。

（3）将烧杯中的一部分盐水倒入量筒中，如图丙所示。量筒中盐水的体积为　　 $c{m}^3$，再用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量为 $106g$。

（4）根据上述实验数据计算出盐水的密度　　 $\mathit{kg}/m^3$。

实验小组在测量小石块的密度的实验中：

（1）用调节好的天平测量小石块的质量，天平平衡时砝码的质量及游码的位置如图甲所示，小石块的质量 $m=$　　 $g$。

（2）将小石块浸没在装有 $20\mathit{ml}$水的量筒中，水面位置如图乙所示，则小石块的体积 $V=$　　 $c{m}^3$。

（3）计算出小石块的密度 $?=$　　 $g/c{m}^3$。

（4）如图先测量小石块的体积，然后从量筒中取出小石块直接测量质量，所测的密度值与真实值相比　　（选填“偏大”、“偏小”或“不变” $)$。

在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。

（1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图1所示，则他应将平衡螺母向　　端调节；图2是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图3所示，则他还应称量　　 $g$的酒精；

（2）小林组装的实验装置如图4所示，他在器材安装中的一处错误是　　；

（3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过　　来反映的。

（4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如表所示，根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是　　。

温度 燃料	加热前的水温 ${/}^{°}\text{C}$	燃料燃尽时的水温 ${/}^{°}\text{C}$	水温的变化 ${/}^{°}\text{C}$
酒精	20	65	45
碎纸片	20	80	60

用不同的方法测量小石块和小瓷杯的密度。

（1）测小石块的密度

①天平放置于　　工作台上，将游码移到标尺　　处，调节平衡螺母使横梁平衡；

②用此天平测量小石块的质量，右盘所加砝码和游码位置如图甲所示，则小石块的质量为　　 $g$．在量筒内放入适量的水，用细线绑好小石块，缓慢放入水中，如图乙所示，则小石块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$；

（2）测小瓷杯的密度

如图丙所示，先在量筒内放入适量的水，液面刻度为 $V_1$；再将小瓷杯浸没于水中，液面刻度为 $V_2$；最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒，使其浮于水面（水未损失），液面刻度为 $V_3$，小瓷杯密度的表达式 ${\rho }_{杯}=$　　（用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$和 ${\rho }_{水}$表示）。实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净，则所测结果　　（选填“偏大”、偏小”或“不变” $)$。

小明想通过实验测量小石块的密度。

（1）将天平放在水平工作台上，游码移到标尺左端的　　。观察到指针指在分度盘上的位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向　　调节，使指针对准分度盘中央刻度线。

（2）用调好的天平测小石块的质量。天平平衡时，右盘中砝码和游码位置如图乙所示，则小石块的质量为　　 $g$。

（3）如图丙所示，用量筒测出小石块的体积为　　 $c{m}^3$。

（4）通过计算，小石块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

小刚在测量食用油密度的实验中。

（1）将天平放在　　桌面上，移动　　至标尺左端“0”刻度线后，指针位置如图甲所示，随即在天平左盘中放入盛有食用油的烧杯，在右盘中加入砝码，并移动游码，使天平平衡，测得烧杯和食用油的总质量为 $87.8g$。

（2）向空量筒中倒入 $30.0\mathit{mL}$的食用油，再将烧杯放在天平左盘中，当右盘所加砝码和游码位置如图乙所示时，天平平衡，量筒中食用油的质量为　　 $g$，计算得出食用油的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

（3）在（1）中测量质量前，小刚没有调节天平平衡，这使测得的烧杯和食用油总质量　　（偏大 $/$不变 $/$偏小），测得的食用油密度　　（偏大 $/$不变 $/$偏小）。

在“测量物质的密度”实验中：

（1）用调好的天平测金属块质量，天平平衡时砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示，金属块质量 $m$为

　　 $g$。

（2）用细线系住金属块放入装有 $20\mathit{mL}$水的量筒内，水面如图乙所示，则金属块体积 $V$为　　 $c{m}^3$。

（3）计算出金属块密度 $\rho =$　　 $g/c{m}^3$。

（4）实验中所用细线会对测量结果造成一定误差，导致所测密度值　　（偏大 $/$偏小）。

（5）在上面实验基础上，利用弹簧测力计和该金属块，只需增加一个操作步骤就能测出图丙内烧杯中盐水的密度，增加的步骤是：　　。盐水密度表达式 ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（选用所测物理量符号表示）。

小明同学为了测量“浦楼牌”陈醋的密度，进行以下实验：

（1）把天平放在　　，将游码移至标尺的零刻度处，然后调节　　，使天平横梁平衡。

（2）接下来进行以下三项操作：

$A$．用天平测量烧杯和剩余陈醋的总质量 $m_1$；

$B$．将烧杯中的一部分陈醋倒入量筒，测出这部分陈醋的体积 $V$，

$C$．将待测陈醋倒入烧杯中，用天平测出烧杯和陈醋的总质量 $m_2$，以上操作的正确顺序是　　（填字母序号）

（3）由图可得陈醋的体积为　　 $c{m}^3$，陈醋的密度是　　 $\mathit{kg}/m^3$。

小红和小芳准备测量一块橡皮的密度。

（1）小红将天平放在水平桌面上，当游码归零后发现指针静止时的指向如图甲，她应将平衡螺母向　　调节。测量中，天平平衡时所加砝码和游码位置如图乙，则橡皮质量为　　 $g$．她继续测出橡皮的体积为 $10c{m}^3$，橡皮密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

（2）小芳设计了另一方案：

①把橡皮挂在图丙所示的测力计下；

②测出橡皮重力 $G$；

③将橡皮浸没水中，读出测力计示数 $F$。

则橡皮的密度 ${\rho }_{像}$的表达式可表示为 ${\rho }_{像}=$　　。小红认为该方案不能准确测得橡皮密度，理由是　　。

小明想通过实验来测定一只金属螺母的密度。

（1）将天平放在水平台面上，游码移到标尺左端“0”刻度线处，观察到指针指在分度盘上的位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向　　调节，使指针对准分度盘中央的刻度线。

（2）用调节好的天平测量金属螺母的质量，天平平衡时所用砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示，则金属螺母质量为　　 $g$。

（3）将用细线系住的金属螺母放入装有 $30\mathit{mL}$水的量筒内，量筒内水面如图丙所示，则金属螺母的体积为　　 $c{m}^3$。

（4）金属螺母的密度为　　 $g/c{m}^3$。

"创新"小组在某次实践活动中，采集了一块矿石（矿石不吸水），测量它的密度。

（1）在测量之前，要观察量筒的 　             　。

（2）测量过程的情景如图，正确且合理测量质量的操作顺序为 　        　，测出矿石的密度为 　     　g/cm ³。

（3）永深同学继续如下操作：

①将矿石从量筒中取出，直接放在天平上测质量记为m _测，并记下此时量筒中水面的刻度值V ₃。

②测量体积时，才发现矿石有变化了，将它处理复原后，浸没在量筒的水中，记下此时水面的刻度值V ₄，从而求出矿石的体积并算出密度。

这样的操作可能对实验结果产生影响，请你写出产生的影响及原因。

学完质量和密度后，小明和小军利用托盘天平和量筒测某种油的密度。

（1）他们把天平放在水平桌面上，当游码移至零刻度处时，指针偏向分度盘的右侧。这时他们应将平衡螺母向　 　（选填“左”或“右” $)$调，使横梁平衡；

（2）天平平衡后，他们开始测量，测量步骤如下：

$A$．用天平测出烧杯和剩余油的总质量；

$B$．将待测油倒入烧杯中，用天平测出烧杯和油的总质量；

$C$．将烧杯中油的一部分倒入量筒，测出倒出到量筒的这部分油的体积。

请根据以上步骤，写出正确的操作顺序：　　（填字母代号）；

（3）若在步骤 $B$中测得烧杯和油的总质量为 $55.8g$，其余步骤数据如图所示，则倒出到量筒的这部分油的质量是　　 $g$，体积是　　 $c{m}^3$。

（4）根据密度的计算公式可以算出，该油的密度是　　 $\mathit{kg}/m^3$。

小明同学到钢铁厂参加社会实践活动，师傅教他加工零件，他很想知道这个质地均匀的零件是什么材料做成的，于是把它带回学校利用天平和量筒来测这个零件的密度。具体操作如下：

（1）把天平放在水平台上，并将游码移至标尺左端零刻度线处；调节天平横梁平衡，发现指针在分度盘标尺上的位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$调节。

（2）用调节好的天平测零件的质量，天平平衡时，砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示，则零件的质量为　　 $g$，用量筒测得零件的体积如图丙所示，由此可算得金属零件的密度为　　 $g/c{m}^3$。

（3）该零件磨损后，它的密度将　　（选填“变大”“变小“或“不变” $)$。