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水平

84
12
7
8.4
小红
小明的测量方法中,从水中取出模型会带出一部分水,测量的模型体积偏大,计算得出的密度偏小,误差较大
零刻度线


69
$\frac{m_{1}-m_{2}}{V_{1}}$
$\frac{m_{1}-m_{0}}{V_{2}}$
小明
小华不可能将烧杯中的液
体全部倒入量筒中,导致测量的液体体积偏小,测量的密度偏大
【分析】
这是一道测量固体密度的实验题,需结合天平使用规则、排水法测体积的原理及密度公式逐步分析:
1. 天平使用前需放在水平台面上,调平时平衡螺母向指针偏转的反方向调节;
2. 天平测量物体质量时,总质量为砝码总质量与游码对应刻度值之和;
3. 小明利用等效替代法,通过量筒倒出的水的体积得到模型体积,再结合密度公式计算密度;
4. 小红通过烧杯和水的质量变化计算加入水的体积,进而得到模型体积,需对比两人实验方案,分析误差来源:小明的方法中,模型取出时会带出部分水,导致体积测量偏大,密度误差更大。
【解析】
(1) 天平使用的基本要求是放在水平工作台上;指针偏向分度盘左侧,说明左侧较重,应将平衡螺母向右调节,使天平横梁平衡。
(2) 天平读数为砝码总质量加游码示数:
砝码总质量:$50g + 20g + 10g = 80g$,游码对应刻度值为$4g$,
则模型的质量:$m = 80g + 4g = 84g$。
(3) 量筒初始水的体积为$40mL$,剩余水的体积为$28mL$,
倒入烧杯中水的体积:$V_{水} = 40mL - 28mL = 12mL = 12cm^3$,
模型的体积等于倒入烧杯中水的体积,即$V = 12cm^3$,
根据密度公式可得模型的密度:$\rho = \frac{m}{V} = \frac{84g}{12cm^3} = 7g/cm^3$。
(4) 小红的实验中,加入水的质量:$m_{水}' = 155g - 145g = 10g$,
由水的密度$\rho_{水}=1g/cm^3$,可得加入水的体积:$V_{水}' = \frac{m_{水}'}{\rho_{水}} = \frac{10g}{1g/cm^3} = 10cm^3$,即模型体积$V' = 10cm^3$,
模型的密度:$\rho' = \frac{m}{V'} = \frac{84g}{10cm^3} = 8.4g/cm^3$;
小明的测量方法中,从水中取出模型会带出一部分水,导致测量的模型体积偏大,根据$\rho = \frac{m}{V}$,计算得出的密度偏小,误差较大,因此小红的结果误差比较小。
【答案】
(1) 水平;右
(2) 84
(3) 12;7
(4) 8.4;小红;小明的测量方法中,从水中取出模型会带出一部分水,测量的模型体积偏大,计算得出的密度偏小,误差较大
【知识点】
天平的使用;密度的计算;排水法测体积
【点评】
本题考查固体密度的测量实验,涵盖天平使用、等效替代法测体积及实验误差分析,需准确理解排水法测体积的原理,掌握密度公式的应用,同时能区分不同实验方案的误差来源。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 天平使用前需先将游码移到标尺左端零刻度线处,指针偏右说明右侧偏重,平衡螺母应向指针偏转反方向调节。
2. 天平称量遵循“左物右码”原则,总质量为砝码质量与游码示数之和。
3. 密度计算依据$\rho=\frac{m}{V}$,小明方法中倒出液体质量为总质量减剩余质量,体积为量筒示数;小华方法中液体质量为总质量减空烧杯质量,需考虑烧杯残留液体的误差。
4. 小华的方法中,烧杯残留液体会使体积测量偏小,导致密度偏大,故小明方法误差更小。
【解析】
(1) 使用天平前,将天平放在水平台面上,游码置于标尺左端的$\boldsymbol{零刻度线}$处;由图甲可知指针偏右,说明天平右侧偏重,为使横梁平衡,应将平衡螺母向$\boldsymbol{左}$端调节。
(3) 根据天平“左物右码”的使用规则,盛有待测液体的烧杯应放在天平的$\boldsymbol{左}$盘;
由图乙可知,砝码总质量为$50\mathrm{g}+10\mathrm{g}+5\mathrm{g}=65\mathrm{g}$,游码示数为$4\mathrm{g}$,因此烧杯和液体的总质量$m_1=65\mathrm{g}+4\mathrm{g}=69\mathrm{g}$。
(5) 小明测得倒出液体的质量$m = m_1 - m_2$,液体体积为$V_1$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,可得液体密度$\rho_1=\boldsymbol{\frac{m_1 - m_2}{V_1}}$。
(6) 小华测得液体的总质量$m' = m_1 - m_0$,液体体积为$V_2$,则液体密度$\rho_2=\boldsymbol{\frac{m_1 - m_0}{V_2}}$。
(7) 小明的测量方法更好,原因是:小华将烧杯中液体全部倒入量筒时,烧杯内壁会残留部分液体,导致测量的液体体积$V_2$偏小,根据$\rho=\frac{m}{V}$,在质量测量准确的情况下,体积偏小会使计算出的密度偏大,误差较大;小明的方法通过测量倒出前后的质量差得到倒出液体的质量,避免了残留液体对质量测量的影响,误差更小。
【答案】
(1) 零刻度线;左
(3) 左;69
(5) $\boldsymbol{\frac{m_1 - m_2}{V_1}}$
(6) $\boldsymbol{\frac{m_1 - m_0}{V_2}}$
(7) 小明;小华不可能将烧杯中的液体全部倒入量筒中,导致测量的液体体积偏小,测量的密度偏大
【知识点】
天平的使用;液体密度测量;误差分析
【点评】
本题考查天平的使用与液体密度的测量,需掌握天平调平规则、“左物右码”原则,理解密度公式的应用,能分析不同测量方法的误差来源,明确减小误差的合理方法。
【难度系数】
0.7