Question

14．如圖，在“用天平和量筒測量礦泉水密度”實驗中，小明的實驗步驟如下：

①用調節(jié)好的天平測出空燒杯質量m₁=33.6g；
②如圖甲，在量筒中倒入適量礦泉水，讀出礦泉水的體積V=30cm³；
③如圖乙，將量筒中礦泉水全部倒入燒杯中，測出礦泉水和燒杯總質量m₂=63g；
（1）請在實驗步驟②、③中填寫出測量出的體積與質量；
（2）根據測量的數據，求得所測礦泉水的密度為0.98g/cm³．
（3）以上操作由于無法將礦泉水從量筒中倒盡，測出的礦泉水密度較真實值偏�。ㄌ睢捌�大“或“偏小”）．經過思考，小明在仍用步驟①、②的基礎上，只對步驟③進行改進，適當提高了測量結果的準確性．
改進后的步驟③分為兩步，請你寫出改進內容：
a．將量筒中部分礦泉水倒入燒杯中，讀出量筒中剩余水的體積V₂
b．測出倒出部分礦泉水與燒杯的總質量m₃．
則礦泉水密度的表達式ρ_礦泉水=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{V-{V}_{2}}$（測量數據用步驟中的字母表示）．

Answer 1

分析 根據天平的兩次測量，算出量筒中礦泉水的質量為m，再讀出量筒中礦泉水的體積V，用ρ=$\frac{m}{V}$算出礦泉水的密度．
用量筒測出礦泉水的體積V后，再將量筒中的礦泉水倒入燒杯中測質量時，量筒中的礦泉水倒不凈，所以倒入燒杯中的礦泉水比量筒中體積為V的礦泉水質量要少．
為了減小誤差，可將量筒中部分礦泉水倒入燒杯中，測出礦泉水和燒杯的總質量m₂，再讀出量筒中剩余水的體積V₂，我們利用倒入燒杯中的那部分礦泉水的質量和體積求出其密度．
根據天平的兩次測量，算出量筒中礦泉水的質量為m，再讀出量筒中礦泉水的體積V，用算出礦泉水的密度．

解答 解：（1）圖甲，在量筒中倒入適量礦泉水，讀出礦泉水的體積V=30mL=30cm³；
如圖乙，將量筒中礦泉水全部倒入燒杯中，測出礦泉水和燒杯總質量m₂=50g+10g+3g=63g；
（2）根據測量的數據，所測礦泉水的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{63g-33.6g}{30c{m}^{3}}$=0.98g/cm³．
（3）本實驗的主要問題是量筒壁粘礦泉水，使測出的燒杯中的礦泉水質量偏小，根據ρ=$\frac{m}{V}$算出的礦泉水密度偏��；
為了減小誤差，可將步驟（3）改為兩步：
a先將量筒中部分礦泉水倒入燒杯中，讀出量筒中剩余水的體積V₂；
b測出倒出部分礦泉水與燒杯的總質量m₃；
則倒入燒杯中的礦泉水的質量m′=m₃-m₁，倒入燒杯中的礦泉水的體V′=V-V₂，
所以礦泉水的密度：ρ′=$\frac{m′}{V′}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{V-{V}_{2}}$．
故答案為：②30；③63；（2）0.98；（3）偏��；a、將量筒中部分礦泉水倒入燒杯中，讀出量筒中剩余水的體積V₂；b、$\frac{{m}_{3}-{m}_{1}}{V-{V}_{2}}$．

點評 本實驗還有一種減小誤差的方法：先用天平測出燒杯礦泉水的總質量m₁，再將燒杯中的部分礦泉水倒入量筒測出體積為V，并讀出剩余礦泉水和燒杯的質量m₂，即可求得礦泉水密度．