大學物理實驗講義(密度測定)

《大學物理實驗講義(密度測定)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《大學物理實驗講義(密度測定)（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、不規(guī)則物體密度的測定 【實驗目的】 1、學習物理天平的使用方法； 2、掌握用流體靜力稱衡法測定不規(guī)則固體密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法測定不規(guī)則固體密度（比水的密度?。┑脑砗头椒ǎ? 4、掌握用密度瓶測定碎小固體密度的原理和方法 。 【實驗儀器和用品】 物理天平（500g、50mg）、密度瓶（50ml）、燒杯（500ml）、不規(guī)則金屬塊（被測物） 石蠟塊（被測物）、碎小石子（被測物）、清水、細線。 物理天平 密度瓶 【實驗原理】 某種物質單位體積的質量叫做這種物質的密度。對一密度均勻的物體，若其質量為 m, 體積為V,則該物體的密度： (1) 實驗中

2、，測出物體的質量 m和體積V,由上式可求出樣品的密度。 1、用流體靜力稱衡法測定不規(guī)則固體的密度（比水的密度大） 設被測物在空氣中的質量為 m（空氣浮力忽略不計），全部浸沒在水中（懸 水的密度為 水。根據(jù)阿基米德定律，有: 吊，不接觸燒杯壁和底） 的表觀質量為 mi （如圖3示），體積為V, 水 Vg (m mi)g m mi 圖3靜力稱衡法測密度 被測物密度： m」一水 （2） V m m1 2、流體靜力稱衡法和助沉法相結合測定密度小于水的不規(guī)則固體的密度 設被測物在空氣中的質量為 m,用細線將被測物與另一助沉物串系起來：被測物在上， 助沉物在下。設僅將助沉物沒入水中

3、而被測物在水面上時系統(tǒng)的表觀質量為 mi ,二者均沒 入水中（注意懸吊，不接觸燒杯壁和底）時的表觀質量為 m2,如圖4所示： 圖4 靜力稱衡法和助沉法測石蠟塊的密度 根據(jù)阿基米德定律，被測物受到的浮力為： 7jcVg （mi m2）g ,則被測物體積為： V ? m2 水 被測物密度為： m 一m一 水 （3） V m1m2 3、用密度瓶測定碎小固體（小石子）的密度 假設密度瓶的質量為 m1 ,將瓶內裝滿待測的小石子后的質量為 m2 ,則待測小石子的質 量：m m2 m1。 然后將裝后小后子的管度瓶加滿水， 再稱其思質里m 還需要將密度瓶里的小石子倒出，

4、再加滿水稱得其質量為 m1m2 m 圖5 密度瓶法測小石子的密度 這樣可得小心子排開水的質里為： m4 （m3 （m2 3,為了得到小石子排開水的體積, m4。 3 m4 1Tli）） m4 m3 m2 m1  碎小固體的總體積為：V m4 m3 m2 mi 碎小固體的密度為: (4) m2 m1 水 mU m3 m2 mi 【實驗內容及步驟】 1、對物理天平進行調平 在了解天平的基本結構的基礎上，對天平進行調平，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。 ②調橫梁水平： 將橫梁兩端的掛鉤(連同吊

5、籃、托盤)掛到刀口上，游碼移到最左端； 然后再稍稍右旋升降螺絲， 升起橫梁后觀察橫梁是否水平， 若指針正指刻度牌中線或在中線 兩側作微小的等幅振動，則說明橫梁平衡。若不平衡，則左旋升降螺絲，使橫梁制動，然后 調節(jié)橫梁兩端的調平螺絲；再支起橫梁判斷，放下橫梁后調節(jié)，如此反復，直至調平。 2、用流體靜力稱衡法測定不規(guī)則金屬塊的密度 (i)稱量金屬塊在空氣中的質量 m。 (2)用細線拴住金屬塊，掛到天平橫梁左端的鉤子上，懸吊于燒杯的水中。燒杯放在 底座左邊的托架上。稱出金屬塊完全浸沒在水中的表觀質量 m1。 (3)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

6、助沉法相結合測定石蠟塊的密度 (1)稱量石蠟塊在空氣中的質量 m。 (2)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 天平橫梁左端的掛鉤上。先稱僅有金屬塊沒入水中而石蠟塊在水面之上時系統(tǒng)的表觀質量 mi ,再稱二者均沒入水中時系統(tǒng)的表觀質量 m2 (懸吊，不能接觸燒杯壁和底)。 (3)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 (1)先用物理天平稱量空密度瓶的質量 m1。 (2)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) ，稱出“瓶+ 小石子”的總質量m2。 (3)再將裝有小石子的密度瓶內裝滿清水，蓋

7、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 m3 o 3 (4)將密度瓶內的小石子和清水倒掉，再裝滿水，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”的總質量 m4O (5)計算小石子的密度，不要求計算不確定度。 【實驗注意事項】 1、使用物理天平前，要熟悉天平的基本結構，了解各結構的用途和使用方法，做到先 觀察后操作。 2、使用天平時，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。橫梁調平時，一定要先使橫梁制動，將兩端 的吊耳掛到刀口上。 只有

8、觀測、判斷橫梁是否水平時，才將橫梁支起；調節(jié)調平螺絲、取放待測物、取放祛 碼、移動游碼時，天平的橫梁均應放下，并且支撐在橫梁上的兩個小支柱上。 3、實驗中，浸在液體中固體表面的氣泡要盡量排盡； 金屬塊或石蠟塊要完全浸沒水中, 且不能與燒杯底部或器壁相碰。 4、小心易碎玻璃儀器；如遇到損壞，要及時報告、登記，并作適當賠償。 5、測量結束后，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。 【數(shù)據(jù)記錄與處理】 表1.不規(guī)則金屬塊密度的測量 m(g) mi(g) / ， 3、 水(g/cm ) 1.00 m 3 測

9、水 =g/cm m m1 u(m)12 r u(mi)12 _ 。/ ] [ ] =% m mi m m1 u(m) = u(mj = 0.05g (天平的最小稱量)，由溫度測量誤差而造成 水的誤差非常小, 可忽略不計，并且取 水=1.00g/cm3 (下同)。 u() 測 E( )= =g/cm3 測 u( ) = ( ) g/cm3 (要有計算過程，注意測量結果的正確表示，詳見教材 17面；下同) 表2.石蠟塊密度的測量 m(g) m1(g) m2(g) / ， 3、 水(g/cm ) 1.00  m 測V m / 3 水= = g/cm3 m1 m2 （要有計算過程，保留到小數(shù)點后兩位有效數(shù)字，不要求計算不確定度 ） mi（g） m|2（g） m|3（g） m4（g） / ， 3、 水（g/cm） 1.00 g/cm3 表3.小石子密度的測量 m m2 ml _ 則 - 水= = V m4 m3 m2 m1 （要有計算過程，保留到小數(shù)點后兩位有效數(shù)字，不要求計算不確定度 【思考題】 1、具體分析本實驗產生誤差的各種原因。 2、能否用流體靜力稱衡法測定液體的密度？如果能測如何測量? 3、能否用密度瓶測定液體的密度？如果能測如何測量？