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1、實驗二 密度的測量
【密度】
若一個物體的質(zhì)量為m，體積為V，則其密度為
（4-1）
可見，通過測定m和V可求出，m可用物理天平稱量，而物體體積則可根據(jù)實際情況，采用不同的測量方法。對于形狀不規(guī)則的物體，或小粒狀固體，液體可用下述兩種方法測量其體積，從而計算出它的密度。
【方案設(shè)計】
圖－1
1、 用液體靜力“稱量法”測量固體的密度
（1）能沉于水中的固體密度的測定
所謂液體靜力“稱量法”，即先用天平稱被測物體在空氣中質(zhì)量m1，然后將物體浸入水中，稱出其在水中的質(zhì)量m2，如圖1所示，則物體
2、在水中受到的浮力為
F＝ (m1－m2)g （4-2）
根據(jù)阿基米德原理，浸沒在液體中的物體所受浮力的大小等于物體所排開液體的重量。因此，可以推出
（4-3）
圖2
其中為液體的密度（本實驗中采用的液體為水）；V是排開液體的體積亦即物體的體積。聯(lián)立（4-2）和（4-3）式可以得
（4-4）
由此得 （4-5）
（2）浮于液體中
3、固體的密度測定
圖3
待測物體的密度比液體小時，可采用加“助沉物”的辦法，如圖2所示，“助沉物”在液體中而待測物在空氣中，稱量時砝碼質(zhì)量為m1。待測物體和“助沉物”都浸入液體中稱量時如圖3所示，砝碼質(zhì)量為m2，因此物體所受浮力為(m1－m2)g。若物體在空氣中稱量時的砝碼質(zhì)量為m，物體密度為
（4-6）
2、比重瓶法
（1）液體密度的測量
對液體密度的測定可用流體靜力“稱量法”，也可用“比重瓶法”。在一定溫度的條件下，比重瓶的容積是一定的。如將液體注入比重瓶中，將毛玻璃塞由上而下自由塞上，多余的液體將從毛玻璃塞的中心毛細管中溢
4、出，瓶中液體的體積將保持一定。
比重瓶的體積可通過注入蒸餾水，由天平稱其質(zhì)量算出，稱量得空比重瓶的質(zhì)量為m1,充滿蒸餾水時的質(zhì)量為m2，則m2＝m1＋ρV，因此，可以推出
V＝(m2－m1)／ρ （4-7）
如果再將待測密度為ρ’的液體（如酒精）注入比重瓶，再稱量得出被測液體和比重瓶的質(zhì)量為m3，則＝(m3－m1)/V。將公式（4-7）代入此公式得
（4-8）
（2）粒狀固體密度的測定
對于不規(guī)則的顆粒狀固體，不可能用流體靜力“稱衡
5、法”來逐一稱其質(zhì)量。因此，可采用“比重瓶法”。實驗時，比重瓶內(nèi)盛滿蒸餾水，用天平稱出瓶和水的質(zhì)量m1，稱出粒狀固體的質(zhì)量為m2，稱出在裝滿水的瓶內(nèi)投入粒狀固體后的總質(zhì)量為m3，則被測粒狀固體將排出比重瓶內(nèi)水的質(zhì)量是m＝m1＋m2－m3，而排出水的體積就是質(zhì)量為m2的粒狀固體的體積，所以待測粒狀固體的密度為
（4-9）
當然，所測粒狀固體不能溶于水，其大小應(yīng)保證能投入比重瓶內(nèi)。
【實驗儀器】
天平，待測物體，線繩，燒杯，水，比重瓶。
【實驗?zāi)康摹?
1、熟練掌握物理天平的調(diào)整和使用方法。
2、掌握測定固體和液體密度的兩種
6、方法。
【實驗內(nèi)容與步驟】
1、調(diào)試物理天平：調(diào)節(jié)水平；調(diào)節(jié)零點；練習使用方法。
2、用流體靜力“稱量法”測物體的密度。
（1）測金屬塊的密度
1）用細線拴住金屬塊，置于天平的左面掛鉤上測出其在空氣中的質(zhì)量m1；
2）將金屬塊浸沒在水中，稱其質(zhì)量m2；
3）記錄實驗室內(nèi)水的溫度。
（2）測塑料塊的密度
1）測量塑料塊在空氣中的質(zhì)量m；
2）用細線在塑料塊的下面懸掛一個“助沉物”，測量塑料塊在空氣中而“助沉物”在液體中的質(zhì)量m1；
3）將塑料塊和“助沉物”一起浸入水中，測量質(zhì)量m2。
3、采用比重瓶測定物體的密度
（1）測定物體的密度
1）采用天平稱量比重瓶沒有裝入東
7、西時的質(zhì)量m1；
2）采用吸管將蒸餾水充滿比重瓶，稱其質(zhì)量m2；
3）倒出比重瓶中的蒸餾水、烘干，然后再將被測液體注入比重瓶，稱量比重瓶和液體的質(zhì)量m3。
（2）測定粒狀固體物質(zhì)的密度
1）將純水注滿比重瓶后蓋上塞子，擦去溢出的水，再用天平稱出瓶和水的總質(zhì)量m1；
2）采用天平稱量固體顆粒鉛的質(zhì)量m2；
3）將顆粒鉛投入比重瓶內(nèi)，擦去溢出的水，稱出瓶、水和顆粒鉛的總質(zhì)量m3。
【實驗數(shù)據(jù)記錄】
1、用流體靜力“稱量法”測物體密度
表1：銅片的長寬高 單位（cm）
金屬塊銅片
1
2
3
4
長
寬
高
表2：銅塊的質(zhì)量 單位（g）
1
2
3
4
空氣中
水中
酒精中
水的溫度：,酒精的溫度：
2、塑料塊密度的測量（選作）
自擬表格記錄測量塑料塊的有關(guān)數(shù)據(jù)。并計算其密度和誤差，將結(jié)果用標準式表示。
3、采用比重瓶測量酒精和顆粒鉛的密度（選作）
自擬表格記錄測量酒精和顆粒鉛的有關(guān)數(shù)據(jù)，并計算其密度和誤差，將結(jié)果用標準式表示。
【思考題】
1、怎樣消除天平兩臂不等而造成的系統(tǒng)誤差？
2、分析造成本實驗誤差的主要原因有哪些？
4
實驗二密度的測量
