物体密度测定

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1、实验三实验三 物体密度的测定物体密度的测定 l实验目的l实验仪器 l实验原理 l实验内容 l问题讨论 实验目的 1.掌握测定规则物体密度的一种方法。2.进一步掌握游标卡尺、螺旋测微器、物理天平的正确使用方法。3.进一步理解误差和有效数字的概念，并能正确地表示测量结果。4.掌握不规则物体密度的测量方法。 实验仪器 v物理天平v游标卡尺（参见实验一）v螺旋测微器（参见实验一）v烧杯v比重瓶v定容瓶v温度计 物理天平物理天平一、天平的安装和调整一、天平的安装和调整1.1.安装：从盒中取出横梁后，辨别横梁左安装：从盒中取出横梁后，辨别横梁左边和右边的标记，通常左边标有边和右边的标记，通常左边标有“1”

2、1”，右边，右边标有标有“2”2”，挂钩和秤盘上也标有，挂钩和秤盘上也标有1 1、2 2字样，字样，安装时，左右必须分清，不可弄错，要轻拿轻安装时，左右必须分清，不可弄错，要轻拿轻放，避免碰撞刀口。放，避免碰撞刀口。2.2.水平调整水平调整调节天平的底脚螺丝调节天平的底脚螺丝1 1和和1 1，观察圆气泡，观察圆气泡水准器中的气泡，将气泡调至中央，保证天平水准器中的气泡，将气泡调至中央，保证天平立柱铅直。有些天平是采用铅垂线和底柱准尖立柱铅直。有些天平是采用铅垂线和底柱准尖对齐来调节水平的。对齐来调节水平的。3.3.零点调节零点调节天平空载，先用镊子把游码天平空载，先用镊子把游码6 6拨到刻度零

3、位拨到刻度零位处，轻轻顺时针旋转制动旋钮处，轻轻顺时针旋转制动旋钮1515，支起横梁，支起横梁，观察指针的摆动情况，当指针指在标尺中线或观察指针的摆动情况，当指针指在标尺中线或在其左右作小幅度等幅摆动时，天平即达到平在其左右作小幅度等幅摆动时，天平即达到平衡。如不平衡，逆时针转动制动旋钮衡。如不平衡，逆时针转动制动旋钮1515，落下，落下横梁，调节两端的平衡螺母，再观察，直至天横梁，调节两端的平衡螺母，再观察，直至天平达到平衡。平达到平衡。比重瓶比重瓶 定容瓶定容瓶 它在一定的温度下有一定的容积，将被测液体注入瓶中，多余的液体可由瓶塞中的毛细管溢出。 定容瓶由于测量空气密度。设真空时的质量为

4、，充入室内空气后的质量为 。空气的密度 等于 为定容瓶的容定容瓶的容积 图 4 -3图4-4实验原理实验原理 设体积为V的某一物体的质量为m，则该物体的密度 。 质量可以用天平测得很精确，规则物体的体积可以通过测量其外部尺寸，经过计算求得，如图4-1所示。 1.规则物体密度的测定 如图4-1所示为一圆柱体，设其高度为h，直径为d，质量为m，则其体积为 ，密度 （4-14-1） 不规则物体的体积难于由外形尺寸算出比较精确的值。在水的密度已知的条件下，可利用天平通过两次质量测量而求出体积，方法如图4-24-2所示。2.由静力称衡法求不规则固体的密度 设被测物不溶于水,在空气中的质量为 ，用细丝将其

5、悬吊在水中的称衡值为 ，又设水在当时温度下的密度为 ，物体体积为 ，则依据阿基米德定律得：则得被测固体密度：（4-34-3） （4-24-2） 3.用静力称衡法测液体的密度v此法要借助于不溶于水并且和被测液体不发生化学反应的物体。设物体质量为 ，将其悬吊在被测液体中的称衡值为 ，悬吊在水中称衡值为 ，液体密度 等于 设空比重瓶的质量、充满密度为 的被测液体时的质量、充满同温度的蒸馏水时的质量分别为 则4.用比重瓶测液体的密度（4-44-4） 实验内容 1.规则物体密度的测定规则物体密度的测定 (1)记下螺旋测微器的分度值。测量其零点读数3次，求出平均值，数据记录在表格4-1中。用螺旋测微器测量

6、圆柱体不同部位的直径，测量6次，求平均值及不确定度。数据记录在表格4-2中。 (2)记下游标卡尺的分度值，用游标卡尺从不同方向测量圆柱体的高度6次，算出其平均值和不确定度。数据记录在表格2-2中。 （3）记下物理天平的最大称量值和分度值。将圆柱体放在天平的左盘，称其质量为 ；再将圆柱体放在天平右盘，称其质量为 ；则圆柱体的质量 ，此方法称为复称法。 （4）由公式(4-1)计算出待测物体的密度 。 （5）由标准误差的传递公式计算出 ，写出测量结果。 2.2.用静力称衡法测量不规则固体的密度用静力称衡法测量不规则固体的密度 (1)(1)用物理天平利用复称法测量出一不规则物体的质量。 (2)(2)按

7、图4-24-2方法测量出该物体悬吊在水中时的质量。 (3)(3)由公式(4-3)(4-3)算出物体的密度。 3.3.用静力称衡法测量液体的密度用静力称衡法测量液体的密度 (1)(1)用物理天平测量出物体的质量，记录表格中。 (2)(2)将物体悬吊在被测液体中，用天平测量出质量，记录在表格中。 (3)(3)将物体悬吊在水中，用天平测量出质量，记录在表格中。 (4)(4)用公式(4-4)(4-4)计算出被测液体的密度。 4.4.用比重瓶测量液体的密度用比重瓶测量液体的密度 (1)(1)测量出空比重瓶的质量。将比重瓶中充满密度为被测液体(使用与步骤3 3相同的液体)，测量出其质量。 (2)(2)将被测液体倒回液体瓶中，用水冲净后充满蒸馏水，测量出此时比重瓶及水的质量。 (3)(3)用公式(4-5)(4-5)计算出液体的密度，并与步骤3 3结果进行比较分析。测量数据记录在自行设计的表格中。问题讨论 1.设计一个测量小粒状固体密度的方案。2.为什么测量圆柱体高度时用游标卡尺，而测量他的直径时用螺旋测微器？3.如果被测固体的密度小于水的密度，还能采用图4-2所示的方法吗？如果能够测量，应该怎样做？推导出测量公式。