實驗二密度的測量

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(xì)管中溢出，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(dāng)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(diǎn)；練習(xí)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(xì)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(xì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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