測量液體的密度
1.實驗步驟:採用取部分液體的方法
2.液體密度的表達式:
【失分盲點】實驗中不可測燒杯內液體的總質量和總體積。如果先測出燒杯內液體的總質量,再測量燒杯中所有液體的體積,則把液體倒入量筒的過程中,燒杯內壁上會殘留一部分液體,使得測量體積變小,造成密度偏大。
【示範題1】在「用天平和量筒測量鹽水密度」的實驗中:
(1)將天平放在水平桌面上,把遊碼移至標尺左端0刻度線處,發現指針指在分度盤的左側,應將平衡螺母向______調,使天平橫梁平衡。
(2)用天平測出空燒杯的質量為30 g,在燒杯中倒入適量的鹽水,測出燒杯和鹽水的總質量如圖甲所示,則鹽水的質量是_____g。再將燒杯中的鹽水全部倒入量筒中,如圖乙所示,鹽水的密度為_____kg/m3。
(3)小聰同學在實驗中先測出空燒杯的質量m1,倒入鹽水後測出其總質量m2。在將鹽水倒入量筒的過程中,發現由於鹽水較多,無法全部倒完,他及時停止了操作。同組同學討論後認為仍可繼續完成實驗,於是小聰讀出此時量筒中鹽水的體積V,又加了一個步驟,順利得出了鹽水的密度。你認為增加的步驟是:____________,
請幫小聰寫出計算鹽水密度的表達式ρ=____________。
【解題探究】解答本題主要思考以下問題:
(1)託盤天平的調節方法?
(2)如何計算量筒中鹽水的質量?
(3)如何根據鹽水的質量和體積計算鹽水的密度?
提示:(1)「左偏右調,右偏左調」。
【解析】本題考查液體密度的測量。
(1)測量前調節天平平衡時,把遊碼移至標尺左端0刻度線處,發現指針指在分度盤的左側,應將平衡螺母向右調,使天平橫梁平衡。
(2)圖甲中標尺的分度值為0.2 g,燒杯和鹽水的總質量m總=60 g+2 g=62 g,所以燒杯中鹽水質量m=m總-m杯=62 g-30 g=32 g;由圖乙,量筒的分度值為1 mL,鹽水體積V=30 mL=30 cm3,所以鹽水密度:
(3)量筒中倒入鹽水後燒杯和鹽水的總質量與剩餘鹽水和燒杯總質量差就是倒入量筒中鹽水質量,所以增加的步驟為:
【備選例題】1.小明的媽媽從市場上買回了一瓶色拉油,正好小明學習了密度的有關知識,他和小軍一起利用託盤天平和量筒測量色拉油的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,當移動遊碼至零刻度處時,指針偏向分度盤的右側,則應將平衡螺母向______(選填「左」或「右」)調,使橫梁平衡。
(2)天平平衡後,他們開始測量,進行了以下步驟:
A.用天平測出燒杯和剩餘色拉油的總質量。
B.將待測色拉油倒入燒杯中,用天平測出燒杯和色拉油的總質量。
C.將燒杯中的色拉油的一部分倒入量筒,測出倒出的這部分油的體積。
請你根據以上步驟,寫出正確的操作順序:_____(填字母代號)。
(3)在步驟B中測得燒杯和色拉油的總質量為55.8 g,其餘步驟數據如圖所示,則該色拉油的密度是_______g/cm3。
【解題關鍵】解答本題應抓住以下三個關鍵:
(1)平衡螺母的調節方法:左偏右調,右偏左調。
(2)量筒中色拉油的質量=燒杯和色拉油的總質量-燒杯和剩餘色
拉油的總質量。
(3)計算色拉油的密度公式:ρ=m/V。
【解析】本題考查液體密度的測量實驗。
(1)天平的調節法則是右偏左調,左偏右調,先快後慢。所以應將平衡螺母向左調節。(2)實驗步驟為:①將待測色拉油倒入燒杯中,用天平測出燒杯和色拉油的總質量。②將燒杯中的色拉油的一部分倒入量筒,測出倒出的這部分油的體積;③用天平測出燒杯和剩餘色拉油的總質量。故正確的順序為BCA。
(3)根據量筒的讀數方法,視線與液面的凹面底部平行,讀出體積V=20 mL=20 cm3;根據天平的使用方法,在增減砝碼不能平衡時,應移動遊碼使天平平衡,物體的質量等於砝碼質量加上遊碼的示數,所以燒杯和剩餘色拉油的質量m2=20 g+10 g+5 g+2.4 g=37.4 g;量筒中色拉油的質量m=m1-m2=55.8 g-37.4 g=18.4 g;色拉油的密度ρ=m/V=18.4g/20cm3=0.92 g/cm3。
答案:(1)左 (2)BCA (3)0.92
2.某實驗小組為測定某食用油的密度,進行了以下實驗操作:
(1)先測出空燒杯的質量。把天平放在水平臺上,正對稱量標尺時,將遊碼移至零刻度線處,發現指針向左偏轉,為了使天平橫梁平衡,應向_______(選填「左」或「右」)調節平衡螺母,直至天平平衡;利用調好的天平稱量空燒杯的質量,天平平衡時,如圖所示,則空燒杯的質量為m1=______g。
(2)繼續完成實驗操作步驟時,設計了以下兩種實驗方案。
【方案一】向量筒內倒入適量的食用油,讀出量筒內食用油的體積為V1,然後將量筒內的食用油全部倒入空燒杯中,稱量出燒杯和油的總質量為m2,則食用油的密度表達式為ρ=_______。(均用字母表示)
【方案二】向量筒內倒入適量的食用油,讀出量筒內食用油的體積為V2,然後將量筒內食用油的一部分倒入空燒杯中,測出燒杯和油的總質量m3,讀出量筒中剩下食用油的體積V3,則食用油密度的表達式為ρ=________。(均用字母表示)
(3)在操作過程正確無誤的情況下,兩種實驗方案中,方案一的誤差可能會大一些,引起誤差的主要原因是___________。
【解題探究】解答本題必須思考下列問題:
(1)如何根據指針的偏轉方向調節平衡螺母?
(2)方案一中量筒中食用油能否全部倒入燒杯中?為什麼?
提示:(1)左偏右調,右偏左調。
(2)不能。因為部分食用油會沾在量筒壁上。
【解析】本題考查託盤天平的使用及用天平、量筒測量液體的密度和誤差分析。
(1)在調節天平平衡時,如果指針向左偏,應該向右調節平衡螺母,才能使天平橫梁平衡;稱量時,天平平衡後,物體的質量等於砝碼質量加上遊碼在標尺上對應示數,故m1=m砝碼+m遊碼=150 g+2 g=152 g。(2)根據密度公式可知,方案一中食用油的質量為m2-m1,食用油的體積為V1,故得食用油密度的表達式為ρ=(m2-m1)/V1;
方案二是利用測量部分食用油密度的方法。食用油的質量為m3-m1,食用油的體積為V2-V3,得食用油密度的表達式為ρ=(m3-m1)/(V2-V3)。
(3)在方案一實驗中,由於將量筒內的食用油倒入燒杯中時,量筒內有殘留,使測得的食用油的質量偏小,誤差偏大。
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