【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