物理實(shí)驗(yàn)-密度測(cè)量.ppt

密 度 的 測(cè) 量,實(shí)驗(yàn)二,前 言,單位體積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量稱為該物體的密度。如果該物體的質(zhì)量為m和體積為V，則其密度為,物質(zhì)的密度與物體所含物質(zhì)的成分有關(guān)，常用密度來(lái)作為原料成分的分析和液體濃度的測(cè)定。,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握物理天平的使用,掌握不規(guī)則固體的密度的測(cè)量,掌握液體密度的測(cè)量,物理天平 比重瓶（50ml100ml) 燒杯 (100ml200ml) 待測(cè)金屬塊、石蠟。 待測(cè)液體 待測(cè)顆粒狀固體,實(shí)驗(yàn)儀器,實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)物圖,A橫梁；B刀口；C立柱；D刀承；E吊耳；F秤盤；G制動(dòng)旋鈕；H止動(dòng)架；I鉛錘；J底腳螺絲；K調(diào)平螺絲；L指針；M標(biāo)尺；N游碼,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)示意圖,A橫梁；B刀口；C立柱；D刀承；E吊耳；F秤盤；G止動(dòng)旋鈕；H止動(dòng)架；I鉛錘；J底腳螺絲；K調(diào)平螺絲；L指針；M標(biāo)尺；N游碼,物理天平的構(gòu)造及主要性能指標(biāo) 如上頁(yè)圖所示，在橫梁上裝有三角刀口B、D1、D2，中間刀口B置于支柱頂端的瑪瑙刀口墊上，作為橫梁A的支點(diǎn)。兩邊刀口各有秤盤F1、F2，啟動(dòng)止動(dòng)旋鈕G使橫梁上升或下降，當(dāng)橫梁下降時(shí)，制動(dòng)架就會(huì)把它托住，以免刀口磨損。橫梁兩端各有一平衡螺母K1、K2，用于空載調(diào)節(jié)平衡。平衡時(shí)指針L應(yīng)指向標(biāo)尺M(jìn)的中心10刻線位置。橫梁上裝有游動(dòng)砝碼N，用于1g以下的稱量。 物理天平的規(guī)格由最大稱量值和感量（或靈敏度）來(lái)表示。最大稱量值是天平允許稱量的最大質(zhì)量。感量就是天平的指針從標(biāo)牌上零點(diǎn)平衡位置轉(zhuǎn)過(guò)一格，天平兩盤上的質(zhì)量差，靈敏度是感量的倒數(shù)，感量越小靈敏度就越高。,固體密度的測(cè)量,實(shí)驗(yàn)原理固體密度的測(cè)量,本實(shí)驗(yàn)采用 流體靜力稱衡法 測(cè)量不規(guī)則物體密度流體靜力稱衡法 可將不易測(cè)量的物理量體積轉(zhuǎn)化為可精確測(cè)得的物理量質(zhì)量,m 天平測(cè)量質(zhì)量 V 1規(guī)則物體體積 2不規(guī)則物體體積,流體靜力稱衡法測(cè)量固體塊的密度 對(duì)幾何形狀不規(guī)則的物體，只有利用阿基米德原理，先測(cè)量物體在空氣中的質(zhì)量，再將物體浸沒(méi)在密度為 的某液體中，該物體所受到的浮力F等于所排開(kāi)的液體的重量，即,(如測(cè)量金屬塊的密度),則物體的密度可由下式確定,m 固體在空氣中的稱衡質(zhì)量 m1 固體浸沒(méi)在水中的稱衡質(zhì)量,（如測(cè)量石蠟的密度）,m 蠟塊在空氣中的稱衡質(zhì)量； m2 蠟塊和重物完全浸沒(méi)在水中的稱衡質(zhì)量； m3 蠟塊在空氣中，重物在水中的稱衡質(zhì)量。,比重瓶法測(cè)量固體小顆粒的密度 用比重瓶測(cè)量不溶于液體的小塊固體（大小要能放入瓶?jī)?nèi)）的密度 時(shí),可依次稱出待測(cè)固體在空氣中的質(zhì)量m1，比重瓶裝滿水的質(zhì)量m2,以及在裝滿水的比重瓶?jī)?nèi)投入小塊固體后總質(zhì)量m3，顯然 考慮到 所以 為投入瓶?jī)?nèi)小固體的總體積 為水的密度,流體靜力稱衡法,實(shí)驗(yàn)原理液體密度的測(cè)量,根據(jù)此法在固體密度測(cè)量中的應(yīng)用，如果把物體浸入在另一待測(cè)液體中，秤衡的質(zhì)量為 ，則刻液體的密度為,m 固體在空氣中的稱衡質(zhì)量 m1 固體浸沒(méi)在水中的稱衡質(zhì)量 固體浸入在另一待測(cè)液體中秤衡的質(zhì)量,比重瓶法測(cè)液體的密度,設(shè)空比重瓶的質(zhì)量為 ，充滿密度為 的被測(cè)液體的質(zhì)量為 ，充滿同溫度已知密度的液體的質(zhì)量為 ，則被測(cè)液體的密度為,比重瓶,m1空比重瓶的質(zhì)量 m2比重瓶充滿被測(cè)液體的質(zhì)量 m3比重瓶充滿已知密度液體的質(zhì)量,實(shí)驗(yàn)步驟,天平的調(diào)節(jié) 1 天平的水平調(diào)節(jié) 2 天平的零點(diǎn)調(diào)節(jié) 測(cè)不規(guī)則固體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測(cè)量固體的密度 1 用天平稱量物體在空氣中質(zhì)量m 2 用天平稱量物體在液體中質(zhì)量m1 3 記錄室內(nèi)溫度，有附表查出相應(yīng)溫度下水的密度 4 計(jì)算出待測(cè)固體的密度并估算出不確定度，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果。 （2）用流體靜力稱衡法測(cè)量石蠟的密度 1 測(cè)量蠟塊在空氣中稱衡質(zhì)量m； 2 測(cè)量蠟塊和重物完全浸沒(méi)在水中稱衡質(zhì)量m2； 3 測(cè)量蠟塊在空氣中，重物在水中稱衡質(zhì)量m3。 4 計(jì)算出待測(cè)石蠟的密度并估算出不確定度，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果。,（3）比重瓶法測(cè)量固體小顆粒的密度 1 用天平稱出待測(cè)固體在空氣中的質(zhì)量m1； 2 用天平稱出比重瓶裝滿水的質(zhì)量m2； 3 用天平稱出在裝滿水的比重瓶?jī)?nèi)投入小塊固體后總質(zhì)量m3； 4 計(jì)算出待測(cè)小顆粒固體的密度并估算出不確定度，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果。 測(cè)量液體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測(cè)量液體的密度 1 用天平測(cè)量固體在空氣中的質(zhì)量m1； 2 用天平測(cè)量固體浸沒(méi)在水中的稱衡質(zhì)量m2； 3 用天平測(cè)量固體浸入在另一待測(cè)液體中秤衡的質(zhì)量m3； 4 計(jì)算出待測(cè)液體的密度并估算出不確定度，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果。 （2）比重瓶法測(cè)量液體的密度 1 用天平測(cè)量空比重瓶的質(zhì)量m1； 2 用天平測(cè)量比重瓶充滿被測(cè)液體的質(zhì)量m2； 3 用天平測(cè)量比重瓶充滿已知密度液體的質(zhì)量m3； 4 計(jì)算出待測(cè)液體的密度并估算出不確定度，寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果。 m,觀察天平的型號(hào)、最大稱量、最小分度值、儀器誤差，并填入表格。,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,測(cè)不規(guī)則固體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測(cè)量固體的密度,測(cè)量結(jié)果：,（2）用流體靜力稱衡法測(cè)量石蠟的密度,測(cè)量結(jié)果：,（3）比重瓶法測(cè)量固體小顆粒的密度,測(cè)量結(jié)果：,測(cè)量液體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測(cè)量液體的密度,測(cè)量結(jié)果：,(2)比重瓶法測(cè)量液體的密度,測(cè)量結(jié)果：,在前面用各種方法對(duì)密度的測(cè)量中，對(duì)質(zhì)量的測(cè)量都是單次測(cè)量，所以只考慮B類不確定度。 單次測(cè)量量m固體、m蠟、m1、m2、m3 等的不確定度為： 水密度t的不確定度分析：,水溫測(cè)量結(jié)果：,水密度查表：,水密度測(cè)量結(jié)果,水溫的變化 ：最大為1C 左右,物理天平的操作步驟： （1）水平調(diào)節(jié)：使用天平時(shí)，首先調(diào)節(jié)天平底座下兩個(gè)螺釘J1、J2，使水準(zhǔn)儀中的氣泡位于圓圈線的中央位置； （2）零點(diǎn)調(diào)節(jié)：天平空載時(shí)，將游動(dòng)砝碼撥到左端點(diǎn)，與0 刻度線對(duì)齊。兩端秤盤懸掛在刀口上順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)制動(dòng)旋鈕G，啟動(dòng)天平，觀察天平是否平衡。當(dāng)指針在刻度尺M(jìn)上來(lái)回?cái)[動(dòng)，左右擺幅近似相等，便可認(rèn)為天平達(dá)到了平衡。如果不平衡，反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)制動(dòng)旋鈕G，使天平制動(dòng)，調(diào)節(jié)橫梁兩端的平衡螺母K1、K2，再用前面的方法判斷天平是否處于平衡狀態(tài)，直至達(dá)到空載平衡為止；,物理天平操作規(guī)則及注意事項(xiàng) （1）稱量：把待測(cè)物體放在左盤中，右砝碼盤中放置砝碼，輕輕右旋制動(dòng)旋鈕使天平啟動(dòng)，觀察天平向哪邊傾斜，立即反向旋轉(zhuǎn)制動(dòng)旋鈕，使天平制動(dòng)，酌情增減砝碼，再啟動(dòng)，觀察天平傾斜情況。如此反復(fù)調(diào)整，直到天平能夠左右對(duì)稱擺動(dòng)。然后調(diào)節(jié)游動(dòng)砝碼，使天平達(dá)到平衡，此時(shí)砝碼加游動(dòng)砝碼的質(zhì)量就是待測(cè)物體的質(zhì)量。稱量時(shí)選擇砝碼應(yīng)由大到小，逐個(gè)試用，直到最后利用游動(dòng)砝碼使天平平衡。 （2）天平的負(fù)載量不得超過(guò)其最大稱量值，以免損壞刀口或橫梁； （3）為了避免刀口受沖擊而損壞，在取放物體、取放砝碼、調(diào)節(jié)平衡螺母以及不使用天平時(shí)，都必須使天平制動(dòng)。只有在判斷天平是否平衡時(shí)才將天平啟動(dòng)。天平啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)制動(dòng)旋鈕動(dòng)作要輕； （4）砝碼不能用手直接取拿，只能用鑷子間接挾取。從秤盤上取下后應(yīng)立即放入砝碼盒中。 （5）天平的各部分以及砝碼都要防銹、防腐蝕，高溫物體以及有腐蝕性的化學(xué)藥品不得直接放在盤內(nèi)稱量； （6）稱量完畢將制動(dòng)旋鈕左旋轉(zhuǎn)，放下橫梁，保護(hù)刀口。,問(wèn)答思考題 1.天平的操作規(guī)則中,哪些規(guī)定是為了保護(hù)刀口,哪些規(guī)定是為了保證測(cè)量精度? 2.如何測(cè)定密度比水小的不規(guī)則物體的密度? 3.將銅放在水中稱衡時(shí)有一個(gè)氣泡附著,將對(duì)結(jié)果發(fā)生怎樣的影響?為什么？ 4.如何消除物理天平不等臂誤差？,1. 在天平的操作規(guī)則中，哪些規(guī)定是為了保護(hù)刀口，哪些規(guī)定是為了保證測(cè)量精度？ a. 天平的負(fù)載不能超過(guò)其最大稱量。 b. 在調(diào)節(jié)天平，取放物體、取放砝碼（包括游碼）以及不用天平時(shí)，都必須將天平止動(dòng)。 c. 待測(cè)物體和砝碼要放在稱盤的正中，砝碼