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1、空气密度的测量（实验报告）空气密度的测量（实验报告）内容摘要内容摘要：空气密度是社会和自然科学的一个重要参数，就比如空气对运 动物体的阻碍力，所受阻力大小受到各地海拔及空气湿度的影响，总的来说就 是因为空气密度不同，所以学会精确测量其大小对于科研及教学尤为重要。引言引言：空气密度的测量对于现代教学及科技发展具有重大意义，但研究者 甚少，物体受到空气的弹力而产生的.汽车、船舶、铁路机车等在运行时，由于 前面的空气被压缩，两侧表面与空气的摩擦，以及尾部后面的空间成为部分真 空，这些作用所引起的阻力.在逆风运行时，还要把风力附加在内. 在现实生活 中，自由落体也受空气阻力的影响，其速度，接触面积，空
2、气密度等都会影响 空气阻力的大小. 在热传学中，对流被分为自然对流与强制对流.例如自然对流 热空气上升冷空气下降 .还有在风电场工程建设的过程中,对一个地区风能大小 的准确评测至关重要,其中空气密度是准确计算与衡量一个地区风能大小的重要 参数之一等等之类的，它影响着我们的生活甚至科学的的发展，所以，对于测 量这样的一个参数，是很有必要的.实验仪器：实验仪器：玻璃瓶、金属管、夹子、橡胶管、水槽、量筒、打气筒实验方案拟定：实验方案拟定：1、选择实验方法（满足精度要球，既可行又经济）=m/V m=M2-M1（M1：自然状态下瓶子、夹子、导管的总质量；M2：在瓶内充入一定空气后（用打气筒充气）的瓶子、
3、夹子、导管的总质量；V：用排水集气法得到的空气体积）2、选择测量方法M1、M2的测量使用阻尼式分析天平进行称量V 的测量利用排水集气法测量3、测量仪器的选择(原则-误差均分)确定误差分配方案 按照相等影响原则分配 若 y=f(x1,x2xn)例：g=f(T,l)=42（l/T2）Uc(y)=(f/x1)2Uc2(x1) +(f/xn)2 Uc2 (xn) 1/2r(y)=(lnf/x1)2 Uc2 (x1)+ +(lnf/xn)2 Uc2 (xn) 1/2要求(f/xi)2 Uc2 (xi) 1/21/2Uc(y)（给定的值）(lnf/xi)2 Uc2 (xi) 1/2r（给定的值）则|f/x
4、i | Uc(xi) Uc(y)/(n 1/2)|lnf/xi| Uc(xi) r /(n 1/2)根据以上运算推出：|（m,V）/mi| Uc(mi) Uc() /(21/2)|ln(m,V)/ Vi| Uc(Vi) r/(21/2)设 m=646.5mg V=500mL(cm3),要求密度 的 r1%，应用什么器具来测量？=m/Vln=lnm+ln(1/V)根据误差均分原则|1/m|Uc(m) r/(21/2) |-1/V|Uc(V)r/(21/2)Uc(m) rm/(21/2)=(1%*646.5mg)/(21/2)4.57mg1mg 分度Uc(V) rV/(21/2)=(1%*500c
5、m3) /(21/2)3.54cm31cm3(1mL)所以选择最小分度为 1mg 以下的分析天平和最小分度为 1mL(1cm3)以下的量筒(集气瓶)分别测 m 和 V 4、选择测量条件尽可能精确称出 m 的值及量出体积 V实验过程需小心仔细尽量排除其它外加因素的影响5、拟定实验程序先找一个玻璃瓶，在瓶口处用橡胶塞塞紧在塞子中央打一孔，把金属管或玻璃管紧插入孔内（孔小时可将橡胶塞子浸入热水中数分钟后取出趁热将管插入孔中冷却后即紧固） ，将塞子塞紧，将橡皮导管套在金属管（玻璃管）上。检查气密性：通过导管向玻璃瓶中充入一定空气后用夹子夹紧橡胶管，将图一整个装置浸没于水中，若无气泡渗出则表明气密性较好
6、，无漏气；检查好气密性后，将整个装置烘干（一定不能有水） ，打开夹子后再夹上；用天平称量出图一中瓶子、塞子、玻璃管（金属管）及橡胶管的总质量（M1） ；注：此时两仪器内的空气与外界连通（即密度、压强、温度、湿度均与外界相等）将瓶子取下，用打气筒从导管向瓶内充气，打入一定气体后，用夹子将橡皮管夹紧，抽出打气筒（图二） ；将瓶子再放到天平上，增如毫克砝码，直至天平重新平衡为止，所增加的毫克砝码的质量及游码移动的总和即为充入瓶就是充入瓶内的空气质量，记录下空气质量 m=M2-M1；将瓶子取下，在量筒（容量瓶）内盛满水后将其倒立在盛有水的水槽中，将连着玻璃瓶的橡胶管插入量筒内，松开夹子，用排水集气的方
7、法收集充入玻璃瓶内的空气。等量筒内不冒气泡后，上下移动量筒，使筒内的水面与槽中水面相平（使整个装置内任一部分的空气压强均和外界相等） ，则此时量筒内的空气体积即为最初充入玻璃瓶的空气体积（图三） 。观察量筒刻度，记录下量筒内空气体积（V）根据密度公式，求出空气密度 【注意事项注意事项】1、每次充入的空气不宜过多，如果过多，收集空气时的大容器不容易找，测定常温常压下的空气体积有困难；充入的空气也不宜太少，太少了称量时增加砝码不方便。经试验，一般打十次为宜。如果选用的是其他型号的打气筒，先将量筒盛满水后倒立盆中，用打气筒往量筒内充气，排水后的空气不超过满刻度，记下充气次数，往瓶内充气时也充同样的次
8、数。2、因充入的空气质量很小，要用毫克砝码，应细心调节天平。3、如果没有大玻璃瓶子，可找硬质塑料桶或金属桶代替，充气前后体积不应有明显的变化。因为充气后体积变大，容器所受空气的浮力变大，称量的空气质量则偏小，测不准空气的密度。实验数据记录与处理：实验数据记录与处理：单位：M2、M1、m（mg） V(mL) (mg/mL) 天平：=1mg 量筒：=0.1mL12345678 M2522797522793522794522799522800522793522791522793M1522126522126522126522126522126522126522126522126 m6716676686
9、73674667665667 V522.3519.3519.9523.8525.2519.3518.5520.5 1.2851.2841.2851.2851.2831.2841.2821.28112345678 M2522792522803522801522797522799522803522800522790 M1522126522126522126522126522126522126522126522126 m666677675671673677674664 V518.9526.9526522.6524.9527.7525.1516.8 1.2831.2851.2831.2841.2821
10、.2831.2841.28512345678 M2522806522792522791522787522809522796522797522796 M1522126522126522126522126522126522126522126522126 m680666665661683670671670 V529.8518.8518.5514.9533.3522.8524.3521.6 1.2841.2841.2821.2841.2811.2821.281.2851234567 M2522810522791522788522801522802522783522784 M15221265221265
11、22126522126522126522126522126 m684665662675676657658 V532.5518.4515.6524.9527.3512.3513.4 1.2851.2831.2841.2861.2821.2821.282平均=1.283相对误差=|（1.283-1.29）/1.29|0.54%1%实验误差分析：实验误差分析： 天平及量筒自身存在的系统误差； 空气通入水后空气湿度的变化； 测量过程操作不精确实验结论与心得：实验结论与心得：空气密度的测量对物理教学及科研具有不可估量的现实意义，通过对该实验的设计、仪器制作、实验过程、实验分析让我对整个实验有了更深一步的了解，培养了我不断追求与探索的精神，为以后的生活及教学工作打下了一定的基础。同时，让我知道了只有通过细心、耐心的对待一件事，才能将其做得更好!参考文献：参考文献：物理量测量第二版 袁长坤 科学出版社 2009.12普通物理实验 侯如松 成都科技大学出版社 1994.8高等学校毕业设计（论文）指导手册理学卷 朱传礼 林浦生 高等教育出版社 空气密度的测量（实验论文）物理与物理与电电子工程学院子工程学院1010 级级物本（物本（1 1）班）班龙龙大洪大洪20104052702010405270
