Question

小剛同學(xué)想測出一個(gè)實(shí)心塑料球的密度，但是發(fā)現(xiàn)塑料球放在水中會(huì)漂浮在水面上，無法測出它的體積，小剛設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)步驟：

A．用調(diào)好的天平測量塑料球的質(zhì)量，天平平衡時(shí)如圖甲所示，記錄塑料球質(zhì)量為m；
B．把適量的水倒進(jìn)量筒中如圖乙所示，記錄此時(shí)水的體積為V₁；
C．用細(xì)線在塑料球下吊一個(gè)小鐵塊放入水中，靜止時(shí)如圖丙所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₂；
D．把小鐵塊單獨(dú)放入水中靜止時(shí)如圖丁所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₃；
E．利用密度公式計(jì)算出結(jié)果．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題．
（1）小剛同學(xué)調(diào)節(jié)托盤天平平衡時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針停在分度盤的右側(cè)．要使天平平衡．應(yīng)將橫梁右端的平衡螺母向

左

（左/右）移動(dòng)．
（2）實(shí)驗(yàn)中使用天平測出塑料球的質(zhì)量m=

11.2

g，塑料球的體積V=

20

cm³，計(jì)算出塑料球的密度ρ=

0.56

g/cm³．
（3）實(shí)驗(yàn)拓展：本實(shí)驗(yàn)中若不使用天平，只在以上步驟中增加一個(gè)步驟也可以測出塑料球的密度．請(qǐng)你寫出這個(gè)操作步驟：

把塑料球輕輕放入圖乙所示量筒水中，靜止時(shí)，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₄

．據(jù)你補(bǔ)充的步驟，寫出計(jì)算塑料球密度的表達(dá)式ρ=

(V4-V1)ρ水

V2-V3

．（用字母表示，水的密度為ρ_水）

Answer 1

分析：（1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，平衡螺母向上翹的一端移動(dòng)．
（2）物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加游碼對(duì)應(yīng)的刻度值．
塑料球的體積等于塑料球和鐵塊浸沒水中與鐵塊浸沒在水中水面對(duì)應(yīng)刻度值的差．
知道塑料球的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出塑料球的密度．
（3）沒有天平，用量筒和水利用漂浮條件測量塑料球的質(zhì)量：讓塑料球漂浮在水面上，求出浮力，根據(jù)漂浮條件求出重力，最后求出質(zhì)量．

解答：解：（1）指針停在分度盤的右側(cè)，天平的右端下沉，左端上翹，無論左端還是右端的平衡螺母都向上翹的左端移動(dòng)．
（2）塑料球的質(zhì)量：m=10g+1.2g=11.2g，
塑料球體積：V=46ml-26ml=20ml=20cm³，
塑料球密度：ρ=

m

V

=

11.2g

20cm3

=0.56g/cm³．
（3）把塑料球輕輕放入圖乙所示量筒水中，靜止時(shí)，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₄，
塑料球漂浮在水面上時(shí)排開水的體積為：V'=V₄-V₁，
塑料球受到的浮力：F_浮=ρ_水gV'=ρ_水g（V₄-V₁），
塑料球漂浮在水面上，所以G=F_浮=ρ_水g（V₄-V₁），
塑料球的質(zhì)量：m=

G

g

=

ρ水g(V4-V1)

g

=ρ_水（V₄-V₁），
塑料球的體積：V=V₂-V₃，
塑料球的密度：ρ=

m

V

=

(V4-V1)ρ水

V2-V3

．
故答案為：（1）左；（2）11.2；20；0.56；（3）把塑料球輕輕放入圖乙所示量筒水中，靜止時(shí)，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V₄；

(V4-V1)ρ水

V2-V3

．

點(diǎn)評(píng)：（1）測量物體質(zhì)量的方法：用天平測量質(zhì)量；用彈簧測力計(jì)測量重力求質(zhì)量；利用漂浮條件求重力，再求出質(zhì)量．
（2）測量固體密度時(shí)一定要想法測量物體的質(zhì)量和體積．
測量固體質(zhì)量的方法：用天平測量質(zhì)量；用彈簧測力計(jì)測量重力求質(zhì)量；利用漂浮條件求重力，再求出質(zhì)量．
測量固體體積的方法：量筒測量體積，阿基米德原理測量體積；同體積的水等效替代的方法．