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期末复习03 密度测量实验【实验专题】—2022-2023学年八年级上册物理精讲精练(人教版)
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密度测量实验
一、测量密度的实验原理及实验器材:
1.实验原理:;
2.测量仪器:天平、量筒
3.测量对象:石块和盐水;
二、测量液体的密度:
1.实验步骤:
(1)调节天平;
(2)在烧杯中倒入适量的待测液体,用天平测量烧杯和液体的总质量m总;
(3)将烧杯中的液体倒入量筒中一部分,用天平测量烧杯和剩余液体的总质量m余 ;
(4)记录倒入量筒中的一部分液体的体积V;
(5) 根据密度公式 ,计算盐水的密度。
2.实验记录表格:
杯和液体的质量
m总/g
杯和剩余液体的质量 m余/g
量筒中液体的质量
m/g
量筒中液体体积
V/cm3
液体的密度
ρ/kg·m-3
注意:计算过程所用单位和测量结果所用的单位。
三、测量固体的密度
1.测形状不规则的石块体积的方法:使用量筒,利用排水法测体积。
2.实验步骤:
(1)用调节好的天平测量石块的质量m;
(2)在量筒中倒入适量的水,记录水的体积V0;
(3)用细线拴好石块,浸没在量筒的水中,记录水面到达的刻度V总;
(4)根据公式 ,计算石块的密度。
3.实验记录表格:
石块的质量
m/g
水的体积
V0/cm3
石块和水的总体积
V总/cm3
石块的体积
V/cm3
石块的密度
ρ/kg·m-3
四、密度测量的拓展
1.方法一:助沉法
测量木块的密度
(1)用天平直接测出木块的质量m;
(2)用细线把木块与一铁块连在一起沉入水底(助沉法),使用量筒,运用排水法测体积。
(3)用计算木块的密度。
2.方法二:溢水法
(1)质量可用天平直接测量m;
(2)体积由于形状不规则且不能直接放入量筒中,所以用溢水杯借助于排水法测量体积为V。
(3)用计算木块的密度。
3.方法三:等体积法
分别装入相同体积的水和牛奶。
(1)用天平测出两个完全相同的空烧杯质量m0;
(2)用相同的烧杯量取相同体积的水和牛奶,记体积为V;
(3)用天平测出烧杯与水的总质量m1,和烧杯与牛奶的总重量m2;
(4)计算牛奶的密度:
五、误差分析
1.细线体积对结果的影响:实验中测量出的总体积V2不仅包含固体和水的体积,还包含浸在水中的细线的体积,所以测量的结果会略微偏大,计算出的密度会略偏小;
2.若实验中先用排水法测量固体的体积,再将固体放在天平上测量其质量,则因为固体上带有水,会使质量的测量结果偏大,致使计算出的密度值偏大。
考点1:测量固体密度
【例1】(2022·云南临沧·八年级期末)小明想测量一块鹅卵石的密度,他的实验步骤如图所示。
(1)实验时将天平放在 ___________桌面上。
(2)如图甲所示是小明测量鹅卵石质量的实验步骤,请指出他在操作上的两处错误 ___________、___________。
(3)纠正错误后,小明用调好的天平测量鹅卵石的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和游码位置如图乙所示,则鹅卵石的质量为 ___________g。
(4)在量筒内先倒入适量的水,然后将鹅卵石放入量筒中,如图丙所示,则鹅卵石的体积为 ___________cm3,鹅卵石的密度为 ___________kg/m3。
(5)实验结束后,小明不小心将鹅卵石掉在地上,鹅卵石被摔成两半后,其密度 ___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】水平 用手拿砝码 称量时,游码未调零 26 20 2.3×103 不变
【解析】
(1)[1]使用天平时的第一步是把天平放在水平台上,游码移动到标尺左端的零刻度,调节平衡螺母使衡量平衡。
(2)[2][3]由图甲可知,此实验操作上的两处错误为:用手拿砝码;称量时,游码未调零。
(3)[4]由图乙可知,标尺的分度值0.2g,鹅卵石的质量为
m=20g+5g+1g=26g
(4)[5][6]图丙中,水的体积为40mL,水和鹅卵石的总体积为60mL,故鹅卵石的体积为
V=60mL-40mL=20mL=20cm3
鹅卵石的密度为
(5)[7]密度与物质的种类、状态和温度有关。实验结束后,小明不小心将鹅卵石掉在地上,鹅卵石被摔成两半后,其密度不变。
【例2】在学习了密度的知识后,小强对于制作一元硬币的材料是否全是“镍”(ρ镍=8.9×103kg/m3)产生了兴趣,于是便设计了如下测量一元硬币密度的实验方案。
(1)小强在调节天平平衡时,将游码移动到标尺左端的零刻度线后,发现指针如图甲所示,则接下来应向______(选填“左”或“右”)调节平衡螺母;
(2)小强选用了10枚相同的硬币进行实验。用天平称量硬币的质量时,在最小的砝码放入右盘后,指针由分度盘中央刻度线的左侧转至右侧,此时小强的下一步操作是______(选填“A“、“B”或“C“)。
A.向左调节平衡螺母,直至分度盘上的指针指到中央刻度线
B.取下最小的砝码,并向右调节游码,直至天平平衡
C.向右调节游码
(3)当横梁再次平衡时,砝码及游码的位置如图乙所示,图丙是10枚硬币放入量筒前后的液面情况,则10枚硬币的质量为______g,10枚硬币的体积为______cm3,小强所测一元硬币的密度是______kg/m3,他由此判断制作一元硬币的材料不全是镍。
(4)若小强在整理实验器材的过程中发现一枚硬币因磕碰出现了磨损,该枚硬币的密度______(选填“变大”“变小”或“不变”)。实验中,为了测量硬币的密度,小强使用了10枚相同的硬币,而不是1枚硬币,这运用了物理科学方法中的累积法。下列运用了累积法的实验是______(填写序号即可)。
①探究光的折射规律
②声音的传播需要介质
③测量出心跳一次的时间
(5)受小强测量硬币密度的启发,小高同学想测量牛奶的密度,他选用了两个完全相同的水杯进行了如下操作:
①用天平测出______的质量m0;
②将牛奶倒入水杯并装满,用天平测出水杯和牛奶的总质量m1;
③将水倒入另一个水杯并装满,用天平测出水杯和水的总质量m2;
④计算出牛奶的密度ρ=______(水的密度用ρ水表示)。
【答案】右 B 64 8 8×103 不变 ③ 空水杯
【解析】
(1)[1]调节天平平衡时,指针左偏右调、右偏左调;由图甲知道指针偏向分度盘的左侧,则应将平衡螺母向右端调节;
(2)[2]最小的砝码放入右盘后,指针位于分度标尺的右侧,说明砝码的质量太大,则应取下最小的砝码,并向右适当调节游码,使横梁平衡,故B符合题意。
故选B。
(3)[3]由图乙知道,标尺的分度值为0.2g,硬币的质量
m=50g+10g+4g=64g
[4]由图丙知道,水的体积为30ml,水和硬币的体积为38ml,硬币的体积
V=38ml-30ml=10ml=8cm3
[5]由知道,则硬币的密度
(4)[6]密度是物质的一种特性,硬币磨损后,质量和体积减小,材料不变,密度是不变的。
[7] ①用带有箭头的直线表示光的传播方向,这种方法叫做“模型法”,故不符合题意;
②在真空铃实验中,通过空气越少铃声越小最终进行推理,得到“真空不能传声”的结论,这种研究方法叫做实验推理法,故不符合题意;
③心跳一次的时间很小,不易测量,可测出n次的时间为t,可以用表示一次心跳的时间,用到了累积法,故符合题意。
故选③。
(5)[8] ①根据题意知道,应调好天平,然后用天平测出空烧杯质量为m0;
②将牛奶倒入水杯并装满,用天平测出水杯和牛奶的总质量m1,则水的质量
m牛奶=m1-m0
③将水倒入另一个水杯并装满,用天平测出水杯和水的总质量m2,则水的质量
m水=m2-m0
由知道,烧杯内牛奶的体积
[9]④由知道,牛奶的密度
【变式训练】
【变式1】如图是李强同学“测量瓷片密度”的实验步骤及观察到的实验现象,按要求完成下列各题。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码拨至标尺左端的______处,发现横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,要使横梁在水平位置平衡,应将平衡螺母往______(选填“左”或“右”)调;
(2)用调节好的天平测量瓷片的质量时,所用砝码的个数和游码的位置如图所示,则瓷片的质量为______g;
(3)因瓷片放不进量筒,李强同学改用如图乙、丙所示的方法测量瓷片的体积;
a.往烧杯中加入适量的水,把瓷片浸没,在水面到达的位置作上标记,然后取出瓷片;
b.先将量筒中盛入40ml的水,然后将量筒中的水缓慢倒入取出瓷片的烧杯中,让水面达到标记处,量筒里剩余水的体积如图丙所示,则瓷片的体积为______cm3;
(4)该瓷片的密度为______g/cm3;
(5)李强同学的测量方法会导致瓷片密度的测量值______(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】零刻度线 左 32 14 2.3 偏小
【解析】
(1)[1][2]把天平放在水平桌面上,将游码移到零刻度线处,发现横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧,说明左端高,要使横梁在水平位置平衡,应将平衡螺母往左调。
(2)[3]瓷片的质量是
(3)[4]由图丙可知,量筒的分度值为2mL,量筒中液体的凹液面的底部与26mL刻度线相平,所以瓷片的体积是
(4)[5]瓷片的密度是
(5)[6]因为取出瓷片时,瓷片上会沾有水,因此倒入水的体积大于瓷片的体积,由可知,测量结果偏小。
【变式2】小强同学在做测量小石块密度的实验中,操作如下:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,此时指针如图甲所示,应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”调节,直至天平横梁平衡;
(2)用调节好的天平测小石块的质量,小强在加减砝码时添加最小砝码后,指针所指位置如图甲所示,接下来的操作是:______(填字母序号);
A.将横梁上的平衡螺母向左调
B.将处在零刻度位置的游码向右移
C.取出最小的砝码,将横梁上的平衡螺母向右调
D.取出最小的砝码,将处在零刻度位置的游码向右移
(3)按照正确的实验步骤操作后,用天平测得小石块的质量如图乙所示,小石块的质量为______g;用量筒测得小石块的体积如图丙所示,由此可算出小石块的密度为______kg/m3;
(4)若他先测小石块体积,再测小石块的质量,则测得的密度______真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】左 D 54 2.7×103 大于
【解析】
(1)[1]天平在使用前要调节平衡:将天平放在水平台上,将游码归零,平衡螺母向指针偏转的反方向调节(左偏右调,右偏左调),由图甲可知指针向右偏,则需要向左调节平衡螺母直到横梁平衡。
(2)[2]用调节好的天平测小石块的质量,小强在加减砝码时,当添加最小砝码后,由图甲可知指针向右偏,说明右盘的砝码过重,则接下来应该取出最小砝码,向右调节游码,直到横梁平衡,故D正确。
(3)[3]天平的读数原则是右盘的砝码质量加上游码示数,则由图乙可知,小石块的质量为
m=54g
[4]由图丙可知小石块的体积为
V=80mL-60mL=20mL=20cm3
则小石块的密度为
===2.7g/cm3=2.7103kg/m3
(4)[5]若先测小石块的体积,再测质量时,小石块表面会附着水分,则测得的小石块的质量会偏大,根据=可知在体积一定的情况下,质量偏大,密度也会偏大,故测得的密度大于真实值。
【变式3】小明有一块玉石,他想测量玉石的密度。测量前,他将天平放在水平桌面上,然后进行天平横梁平衡的调节,调节完成后指针静止时的位置和游码的位置如图甲所示。
(1)请你指出小明调节天平横梁平衡的过程中遗漏的操作步骤:______;
(2)完成遗漏的操作步骤后,为了调节横梁平衡,他需向______(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使指针指到分度盘中央刻度线或在中央刻度线两侧等幅摆动;
(3)调节横梁平衡后,小明将玉石放在左盘,在右盘中加减砝码并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡。这时右盘中的砝码情况和游码在标尺上的位置如图乙所示,则玉石的质量为______g;
(4)由于玉石较大,不能直接放入量筒,小明便用了下面的方法测来测量玉石的体积(如图所示):
a。往烧杯中加入适量的水,把玉石浸没,在水面到达的位置上作标记;
b。取出玉石,测得烧杯和水的总质量为153g;
c。往烧杯中加水,直到标记处,再测出此时烧杯和水的总质量为172.6g;
d。计算出玉石的体积为______cm3;(ρ水=1.0g/cm3)
e。用密度公式计算出玉石的密度为______kg/m3;
f。根据以上步骤,你认为小明测出的玉石密度值______(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】没有把游码拨到左端零刻度线处 右 78.4 19.6 4×103 偏小
【解析】
(1)[1]天平在调平衡前必须将游码拨到零刻度线;由图可知,其做法遗漏了的步骤是没有把游码拨到左端零刻度线处。
(2)[2]原来游码没有归零时,天平平衡,当把游码拨到零刻度线处时,相当于右盘质量变小,则指针左偏,应将平衡螺母右调。
(3)[3]标尺的分度值是0.2g,所以游码的示数是3.4g,则被测玉石的质量
(4)[4][5]由实验步骤知,烧杯中加入适量的水,把玉石浸没,在水面到达的位置上作标记,取出玉石,测得烧杯和水的总质量为m1,往烧杯中加水,直到标记处,再测出此时烧杯和水的总质量为m2,可求出加入水的质量为
玉石的体积与加入水的体积相同为
由可知玉石密度为
[6]当将玉石从水中拿出时,玉石上会沾有水,使得测得烧杯和剩余水的总质量测量值m1偏小,则加入水的质量为
偏大,由可知水的体积测量偏大,故玉石的体积测量偏大,质量不受影响,由可知,测量结果偏小,测量值小于真实值。
【变式4】在“用天平和量筒测量小石块密度”的实验中。
(1)实验原理是______;
(2)将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的______处,横梁静止时,指针在分度盘的位置如图甲所示。为使横梁水平平衡,应将平衡螺母向______端调节;
(3)小虎在用天平测量小石块质量的过程中操作方法如图乙,他的操作不当之处在______;
(4)改正错误后,他测量的小石块质量如图丙所示,小石块的质量是______g;
(5)图丁是他测量小石块体积的过程,可知小石块的体积是______,小石块的密度是______kg/m3;
(6)若在实验中先测小石块的体积,再测质量,小石块的密度值将会______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”);
(7)小华组实验过程中不小心把量筒打碎了,那如何测出小石块的体积呢?爱动脑筋的小伙伴们讨论交流后发现利用天平、烧杯和水也能间接测出小石块的体积。你能帮他们把实验步骤补充完整吗?
①把小石块放入烧杯中加水浸没,在烧杯壁水面处做记号,测出烧杯、水和石块的总质量m1;
②取走石块,测出______;
③加水到______,测出烧杯和水的总质量m3;
④计算出小石块的体积表达式为______。
【答案】 零刻线处 右 用手拿砝码 27 10cm3 2.7×103 偏大 烧杯和水的总质量m2 标记处
【解析】
(1)[1] 测量出小石块的质量和体积,根据求出小石块的密度,故测量小石块密度实验的原理是。
(2)[2]天平使用前要调节横梁平衡。将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的零刻线处。
[3]由图甲知,指针左偏,根据平衡螺母向指针偏转的反方向调节,故平衡螺母需向右调节。
(3)[4]测量质量要用镊子取砝码。由图乙可知,测量物体质量时出现的错误:用手拿砝码,会腐蚀砝码,影响以后测量的准确性。
(4)[5]标尺的分度值为0.2克,游码的标尺对应的刻度值为2克,则小石块的质量为
m=20g+5g+2g=27g
(5)[6]丁图中,量筒的分度值为2mL,水的体积为30mL,水和石块的总体积为40mL,小石块的体积为
V=40mL﹣30mL=10mL=10cm3
[7]则小石块的密度为
(6)[8]如果先测体积,则小石块从量筒中取出后会沾水,在测量质量的时候会导致所测质量偏大,根据密度公式可知,计算出来的密度也会偏大。
(7)在没有量筒的情况下,根据等效替代法,石块的体积等于加入水的体积,根据所做的标记,求出加入水的质量,根据体积公式可求出加入水的体积,根据密度公式可求出石块的密度。
②[9]取走石块,测出烧杯和水的总质量m2;
③[10]加水到标记处,测出烧杯和水的总质量m3;
④[11]所加水的质量为
m水=m3﹣m2
石块的体积为
考点2:测量液体密度
【例3】小刚使用一种医用免洗洗手液对手部进行消毒时,闻到浓浓的酒精味。瓶上商标显示这种洗手液主要成分是浓度为75%的酒精。于是,小刚对其密度进行测量。
(1)实验前,将天平放在______工作台上,游码移到标尺______处,指针静止在如图甲位置,小刚应将平衡螺母向_______(填“左”或“右”)调节,使天平平衡。若在调节天平平衡时,游码没有调到“0”刻度处,测量结果将_______(填“偏大”“偏小”或“不变”);
(2)将盛有适量洗手液的烧杯放在天平左盘,天平平衡时右盘所加砝码及游码位置如图乙,烧杯和洗手液总质量为______g;将部分洗手液倒入量筒后,测得烧杯和剩余洗手液总质量为;若量筒内液面如图丙,则量筒内洗手液体积为_______,其密度为_______。
【答案】水平 “0”刻度 右 偏大 72.4 30 1
【解析】
(1)[1][2][3][4]使用天平前,应将天平放在水平台上;调平时,先将游码归零后,再调节平衡螺母;如图甲位置,指针左偏,左边重,故需要将平衡螺母右调;游码没有调到“0”刻度处,相当于右盘加砝码,故测量结果偏大。
(2)[5][6][7]天平平衡时右盘所加砝码及游码位置如图乙,烧杯和洗手液总质量为
如图丙,分度值为2mL,则量筒内洗手液体积为30mL,其密度为
【例4】在劳动实践活动中,物理兴趣小组的同学用大豆、核桃、花生等食材制作营养豆浆,并测量营养豆浆的密度。
(1)小明的实验过程:
①图甲是小明调天平平衡的操作,他的操作存在错误,错误是______,改正错误后,待天平稳定后发现指针偏向分度盘的左侧,则应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节;
②用调好的天平测量烧杯和豆浆的总质量,所加砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示,总质量为______g;
③把烧杯中的豆浆倒入量筒中一部分,如图乙所示,记下量筒中豆浆的体积为______cm3;
④测出烧杯和剩余豆浆的质量为40g;
根据以上数据,计算豆浆的密度为______kg/m3。
(2)小亮的方法:
①用调好的天平测量空烧杯的质量m1;
②在空烧杯中倒入适量豆浆,测量烧杯和豆浆的总质量m2;
③将烧杯中的豆浆倒入量筒中,记下量筒中豆浆的体积V;
小亮的实验方法所测密度值偏_______,原因是_______。
(3)实验结束后,小明和小亮总结发现,本实验共有两次天平调平衡的过程,第一次是通过调节______使天平平衡的,第二次是通过______使天平平衡的。
【答案】游码没有移到零刻线处 右 81.6 40 1.04×103 大 将烧杯中的豆浆倒入量筒中时,倒不干净,使得体积测量值偏小 平衡螺母 加减砝码并移动游码
【解析】
(1)①[1]图甲中调天平平衡时,没有把游码移到标尺零刻线处,调天平平衡时时需要把游码移到标尺零刻线处,通过调平衡螺母调平衡。
[2]若待天平稳定后发现指针偏向分度盘的左侧,说明天平左边重,右边轻,需要将平衡螺母向轻些的右端调节。
②[3]由乙图可知,砝码质量为80g,标尺分度值为0.2g,游码所在位置的示数为1.6g,烧杯和豆浆的总质量为
③[4]由丙图可知,量筒分度值为2mL,液面所在位置的示数为40mL,所以量筒中豆浆的体积为
④[5]烧杯和剩余豆浆的质量为40g,烧杯和豆浆的总质量为81.6g,则倒入量筒中豆浆的质量为
豆浆的密度为
(2)[6][7]步骤③将烧杯中的豆浆倒入量筒中,记下量筒中豆浆的体积V,把烧杯中的豆浆倒入量筒中,烧杯中会残留一些豆浆,使得量筒中豆浆的体积偏小,由可知,质量一定时,体积偏小,密度偏大。
(3)[8]第一次是在实验前把天平调平衡,把游码移到标尺零刻线处,通过调平衡螺母调平衡。
[9]第二次是在实验中把天平调平衡,此时不能调平衡螺母,只能通过加减砝码并移动游码调平衡。
【变式训练】
【变式1】学完密度的知识后,小明想知道所喝的早餐奶的密度。于是和小刚两位同学到实验室,各自分别进行了测量:
(1)小明利用天平(含砝码)、量筒、烧杯测量早餐奶的密度过程如下:
①将天平放在______,游码放在标尺左端的零刻线处,调节______,使指针尖对准分度盘的中央刻度线处,这时横梁平衡;
②在烧杯中倒入适量的早餐奶,用天平测出烧杯和早餐奶的总质量为76.2g;在称量质量时,发现加减砝码总不能使天平平衡,这时应移动______使天平平衡;将烧杯中的早餐奶的一部分倒入量筒中,如图甲图所示,则量筒内早餐奶的体积是______cm3;
③再用天平测出烧杯和剩余早餐奶的质量,砝码和游码的示数如图乙图所示;则倒入量筒中的早餐奶的质量为______g;
④经过计算可知,早餐奶的密度为=______kg/m3。
(2)实验中小刚同学的主要实验步骤是:
①调节天平平衡;
②用天平测量出一个空烧杯的质量m1;
③用天平测量烧杯和适量早餐奶的总质量m2;
④将烧杯中早餐奶倒入量筒中,测出体积V;
⑤推导出早餐奶的密度表达式=______(用字母表示)。
小明认为这种测量的液体密度误差会______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”),理由是:______。
【答案】水平台面 平衡螺母 游码 40 42 偏大 烧杯壁上沾有残液,所测体积偏小
【解析】
(1)[1][2]调节天平平衡时,需将天平放在水平台面上,并将游码归零,通过调节平衡螺母使指针指向分度盘的中线处。
[3]称量时,当发现无法用砝码让天平再次平衡,则需要移动游码让天平再次平衡。
[4]由图甲可知,所用量筒的分度值是2mL,倒入量筒中的早餐奶体积是40mL,即40cm3。
[5]图乙中天平分度值是0.2g,则烧杯和剩余早餐奶的质量是
倒入量筒中的早餐奶的质量为
[6]早餐奶的密度为
(2)[7]由小刚同学的主要实验步骤可知,早餐奶的密度表达式为
[8][9]小刚在第④步将烧杯中早餐奶倒入量筒时,烧杯壁上沾有残液,所测体积偏小,测量的液体密度误差会偏大。
【变式2】小芳的妈妈每年都要腌制一些鸡蛋,为了帮妈妈减轻一些负担,小芳提前配置了一定浓度的盐水,她想知道配置的盐水的浓度,就用天平和量筒进行测量。
(1)小芳的实验步骤如下:
①用调节好的天平测得空烧杯的质量m1;
②在烧杯中倒入适量的盐水,测得烧杯和盐水的总质量m2,如甲图所示;
③把烧杯中的盐水全部倒入量筒中,测得盐水的体积V,如图乙所示;
④根据图中的数据利用公式求密度,请你帮小芳同学把如表填写完整:
空烧杯的质量m1/g
烧杯和盐水的总质量m2/g
量筒中盐水的体积V/cm3
盐水的密度ρ/g•cm﹣3
①30
②______
③______
④______
(2)经分析,小芳认为以上方法测出的盐水密度比真实值______(选填“偏大”或“偏小”),为了减小误差,小芳认为只需对上述实验步骤的顺序进行调整即可,你认为她的调整后的顺序应该是______(填序号)。
【答案】 76 40 1.15 偏大 ②③①④
【解析】
(1)②[1]如图甲该天平的分度值为0.2g,所以烧杯和盐水的总质量
③[2]如图乙该量筒的分度值为2mL,所以量筒中盐水的体积为
④[3]盐水的密度
(2)[4]此方法中烧杯内盐水全部倒入量筒测量体积时,烧杯内壁上还会沾有一定质量的液体,使的测量的盐水的体积变小,根据密度公式可知,盐水密度值比真实值偏大。
[5]为避免容器内残留液体带来较大误差,正确的实验步骤修改为②③①④,这样能减小误差。
【变式3】为了测量石油的密度,小刚收集了石油样品进行了如下测量(常温下的石油为黏稠的液态)。
(1)将天平放在水平台上,先把游码移到标尺左端的 _____处,调节好天平平衡。先用天平称出空烧杯的质量为31.2g。然后将石油样品倒入烧杯,放在调节好的天平左盘上称量,当天平重新平衡时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则烧杯和石油样品的质量为 _____g;
(2)将烧杯中的石油倒入量筒,其示数如图乙所示,石油的体积为 _____mL;
(3)根据测量的数据,求得所测石油的密度为 _____kg/m3;
(4)联想到某次石油泄漏事故中石油漂浮在水面上的情景,小刚发现自己测量的石油密度值偏大,你认为该实验方案造成测量结果偏大的原因是 _____;
(5)针对小刚的实验方案,请提出改进办法 _____。
【答案】零刻度线 81.8 46 1.1×103 从烧杯向量筒中倒入石油时,烧杯中有残留,使所测得的石油体积偏小,从而使密度值偏大 先测出石油和烧杯的总质量,将石油倒入量筒后再测烧杯和剩余石油的质量
【解析】
(1)[1]使用天平时,将天平放在水平台上,把游码移到标尺的零刻度线处后,调节平衡螺母使指针指在分度盘的中线处,使横梁平衡。
[2]由图甲知,标尺的分度值为0.2g,所以天平的读数为
50g+20g+10g+1.8g=81.8g
(2)[3]由图乙知,量筒的分度值为2mL,所以量筒的读数为46mL=46cm3。
(3)[4]石油的质量为
m=81.8g﹣31.2g=50.6g
石油的密度为
ρ==1.1g/cm3=1.1×103kg/m3
(4)[5]将烧杯内的石油倒入量筒中时,不能倒干净,所以测量的石油体积偏小,根据密度公式可知所测密度偏大。
(5)[6]可先测出石油和烧杯的总质量,将石油倒入量筒后再测出烧杯和剩余石油的质量,这样就可以避免由于石油粘在量筒壁上而倒不净产生的误差。
【变式4】小明同学为测量豆浆的密度,进行了如下实验设计和实验操作。
方案一:
①用天平测出空烧杯的质量m1;
②在烧杯中倒入适量的被测豆浆,测出它们的总质量m;
③将烧杯中的豆浆倒入量筒中,读出豆浆的体积V;
④利用密度公式计算出豆浆的密度。
方案二:
①在烧杯中倒入适量的被测豆浆,测出它们的总质量m;
②将烧杯中的部分豆浆倒入量筒中,读出豆浆的体积V;
③测出烧杯和杯中剩余豆浆的质量m1;
④利用密度公式计算出豆浆的密度。
方案三:
①在量筒中倒入适量的被测豆浆,读出豆浆的体积V;
②用天平测出空烧杯的质量m1;
③将量筒中的豆浆倒入烧杯,测出总质量m;
④利用密度公式计算出豆浆的密度。
(1)分析以上三种方案,请写出你认为合理设计方案中豆浆的密度表达式ρ豆浆=___________;
(2)你再任选其中一个不合理的设计方案,并分析不合理设计方案的原因:如方案 ___________,是由于在测量豆浆的 ___________时会产生较大的误差,使得计算出的豆浆密度值偏 ___________。
【答案】 一(或三) 体积(或质量) 大(或小)
【解析】
(1)[1]对于方案一,测完质量,再将烧杯中的豆浆倒入量筒中测量体积时,由于烧杯中有豆浆残留,会使所测体积偏小,质量一定时,由可知,所测豆浆密度偏大;对于方案二,将烧杯中的部分豆浆倒入量筒中测量体积,再测剩余豆浆和烧杯的质量,从而测出倒入量筒中豆浆的质量和体积,利用倒入量筒的豆浆测量密度误差较小;对于方案三,测完体积,再将量筒的豆浆倒入烧杯中测量质量时,由于量筒中有豆浆残留,会使所测质量偏小,在体积一定时,由原理可知,所测豆浆密度偏小。可见,三个方案中,方案二更为合理。倒入量筒中豆浆的质量为
m0=m-m1
此时,豆浆的密度为
(2)[2][3][4]根据(1)可知,方案一,是由于在测量豆浆的体积时会产生较大的误差,使得计算出的豆浆密度值偏大;方案三,是由于在测量豆浆的质量时会产生较大的误差,使得计算出的豆浆密度值偏小。
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