大學物理實驗講義(密度測定)

大學物理試驗講義(密度測定)不規(guī)章物體密度的測定【試驗目的】1、學習物理天平的使用方法；2、把握用流體靜力稱衡法測定不規(guī)章固體密度的原理和方法；3、把握用助沉法測定不規(guī)章固體密度〔比水的密度小〕的原理和方法；4、把握用密度瓶測定碎小固體密度的原理和方法?！驹囼瀮x器和用品】物理天平500g50m、密度瓶50m燒杯〔500m、不規(guī)章金屬塊〔被測物、石蠟〔被測物〔被測物平衡螺母游碼橫梁吊耳邊刀托中刀托掛鉤平衡螺母游碼橫梁吊耳邊刀托中刀托掛鉤指針杯托盤度盤托盤水準泡托盤手輪底座調平螺母【試驗原理】物某種物質單位體積的質量叫做這種物質的物密度。對一密度均勻的物體，假設其質量為m,體V，則該物體的密度：mmmV〔1〕mV，由上式可求出樣品的密度。m1mm1m設被測物在空氣中的質量為圖3 靜力〔空氣浮力無視不計m〔如圖3示，體積為V，1水的密度為。依據(jù)阿基米水德定律，有： Vg(mm)g水 1mmV 1水被測物密度：水

m m

〔2〕V mm21

水和助沉法相結合測定密度小于水的不規(guī)章固體的密度設被測物在空氣中的質量為m上時系統(tǒng)的表觀質量為，二者均沒入水中〔注m意懸吊不接觸燒杯壁和底時的表觀質量為，如圖4所示： m2m1mm 2m1m待測物塊受到的浮力為： Vg(mm)g水 1 2

，則被測物體積為：mmV 1 2水被測物密度為： m m 水

〔3〕V mm 水3、用密度瓶測定碎小固體1石子〕的密度假設密度瓶的質量為

，將瓶內裝滿待測的m1小石子后的質量為。

，則待測小石子的質量：m2mm2

m1總質量

，為了得到小石子排開水的體積，還需m3量為。m4m m m m1 2 3 4圖圖5密度瓶法測m(m(mm))mmmm4 3碎2 1 體4 3 2 1為：

mmmm，V 4 3 2 1〔4〕【試驗內容及步驟】1、對物理天平進展調平

水mm mm mmmm 水4 3 2 1調平，調平分兩步：①調底座水平：通過調底板下的調平螺絲，把水準儀中的氣泡調在水準儀正中。將橫梁兩端的掛鉤〔連同吊籃、托盤〕掛到刀口上，游碼移到最左端；然后小的等幅振動，則說明橫梁平衡。假設不平衡，則如此反復，直至調平。2、用流體靜力稱衡法測定不規(guī)章金屬塊的密度稱量金屬塊在空氣中的質量m。用細線拴住金屬塊，掛到天平橫梁左觀質量m。1計算金屬塊的密度及其不確定度，并給出測定結果。3、流體靜力稱衡法和助沉法相結合測定石蠟塊的密度稱量石蠟塊在空氣中的質量m。用細線將石蠟塊和助沉金屬塊串系起來，石蠟塊在上，助沉塊在下。系好后掛在天平石蠟塊在水面之上時系統(tǒng)的表觀質量m，再稱二1者均沒入水中時系統(tǒng)的表觀質量m〔懸吊，不能2接觸燒杯壁和底。計算石蠟塊的密度，不要求計算不確定度。4、用密度瓶測量碎小石子密度先用物理天平稱量空密度瓶的質量m。1將碎小石子細心地裝入密度瓶中〔大約占據(jù)密度瓶容積一半的空間石子”的總質量m。2再將裝有小石子的密度瓶內裝滿清水，蓋上瓶塞，讓多余的水從塞子中間的細管流出，用布擦干瓶子，稱出“瓶＋水+小石子”的總質量m。3將密度瓶內的小石子和清水倒掉，再管流出，用布擦干瓶子，稱出“瓶＋水”的總質量m。4計算小石子的密度，不要求計算不確定度?！驹囼灹粢馐马棥?、使用物理天平前，要生疏天平的根本構造后操作。2、使用天尋常，動作要輕、穩(wěn)，橫梁支起時不能作前后左右的旋轉，以免橫梁跌落摔損；天平的左、右掛鉤、吊耳及秤盤切勿對調。橫梁到刀口上。支起；調整調平螺絲、取放待測物、取放砝碼、橫梁上的兩個小支柱上。3、試驗中，浸在液體中固體外表的氣泡要不能與燒杯底部或器壁相碰。4、留神易碎玻璃儀器；如遇到損壞，要準時報告、登記，并作適當賠償。5、測量完畢后，要將儀器復原，即：天平橫梁放下，吊耳拿到刀口下；燒杯、密度瓶里面的水倒掉；小方巾平鋪在桌面上?！俊緮?shù)據(jù)記錄與處理1.不規(guī)章金屬塊密度的測量m(g) m1

(g)

(g/cm3)水 m

1.00＝測g/c3E(

mm 水1[mu[mu(m)mmm11]2[u(m)mm11]2= %＝

＝0.05g〔天平的最小稱量u(m)

u(m)1度測量誤差而造成

的誤差格外小，可無視不水 計，并且取 〔下同 1.00g/cm3水u()測

E() == g/cm3 u()=〔 ± 〕g/cm3測〔17面；下同〕2.石蠟塊密度的測量 (g/cm3)m(g)m(g)1m(g)2水1.00 m m ＝ ＝測g/cm3

V mm 水1 2(字，不要求計算不確定度)3.小石子密度的測量mm(g)1m(g)2m(g)3m(g)4 (g/cm3)1.00 m

mm ＝2 1測 V mmmm 水＝ 4 3/c2 3