物体密度测定

关于物体密度测定第一页，共十四页，2022年，8月28日实验目的1.掌握测定规则物体密度的一种方法。2.进一步掌握游标卡尺、螺旋测微器、物理天平的正确使用方法。3.进一步理解误差和有效数字的概念，并能正确地表示测量结果。4.掌握不规则物体密度的测量方法。第二页，共十四页，2022年，8月28日实验仪器物理天平游标卡尺（参见实验一）螺旋测微器（参见实验一）烧杯比重瓶定容瓶温度计第三页，共十四页，2022年，8月28日物理天平一、天平的安装和调整1.安装：从盒中取出横梁后，辨别横梁左边和右边的标记，通常左边标有“1”，右边标有“2”，挂钩和秤盘上也标有1、2字样，安装时，左右必须分清，不可弄错，要轻拿轻放，避免碰撞刀口。2.水平调整调节天平的底脚螺丝1和1′，观察圆气泡水准器中的气泡，将气泡调至中央，保证天平立柱铅直。有些天平是采用铅垂线和底柱准尖对齐来调节水平的。3.零点调节天平空载，先用镊子把游码6拨到刻度零位处，轻轻顺时针旋转制动旋钮15，支起横梁，观察指针的摆动情况，当指针指在标尺中线或在其左右作小幅度等幅摆动时，天平即达到平衡。如不平衡，逆时针转动制动旋钮15，落下横梁，调节两端的平衡螺母，再观察，直至天平达到平衡。第四页，共十四页，2022年，8月28日比重瓶

定容瓶

它在一定的温度下有一定的容积，将被测液体注入瓶中，多余的液体可由瓶塞中的毛细管溢出。定容瓶由于测量空气密度。设真空时的质量为，充入室内空气后的质量为。空气的密度等于为定容瓶的容积

图4-3图4-4第五页，共十四页，2022年，8月28日实验原理

设体积为V的某一物体的质量为m，则该物体的密度。质量可以用天平测得很精确，规则物体的体积可以通过测量其外部尺寸，经过计算求得，如图4-1所示。

1.规则物体密度的测定如图4-1所示为一圆柱体，设其高度为h，直径为d，质量为m，则其体积为，密度（4-1）

第六页，共十四页，2022年，8月28日不规则物体的体积难于由外形尺寸算出比较精确的值。在水的密度已知的条件下，可利用天平通过两次质量测量而求出体积，方法如图4-2所示。2.由静力称衡法求不规则固体的密度设被测物不溶于水,在空气中的质量为，用细丝将其悬吊在水中的称衡值为，又设水在当时温度下的密度为，物体体积为，则依据阿基米德定律得：则得被测固体密度：（4-3）（4-2）第七页，共十四页，2022年，8月28日

3.用静力称衡法测液体的密度

此法要借助于不溶于水并且和被测液体不发生化学反应的物体。设物体质量为，将其悬吊在被测液体中的称衡值为，悬吊在水中称衡值为，液体密度等于设空比重瓶的质量、充满密度为的被测液体时的质量、充满同温度的蒸馏水时的质量分别为则4.用比重瓶测液体的密度（4-4）第八页，共十四页，2022年，8月28日实验内容

1.规则物体密度的测定

(1)记下螺旋测微器的分度值。测量其零点读数3次，求出平均值，数据记录在表格4-1中。用螺旋测微器测量圆柱体不同部位的直径，测量6次，求平均值及不确定度。数据记录在表格4-2中。

(2)记下游标卡尺的分度值，用游标卡尺从不同方向测量圆柱体的高度6次，算出其平均值和不确定度。数据记录在表格2-2中。第九页，共十四页，2022年，8月28日（3）记下物理天平的最大称量值和分度值。将圆柱体放在天平的左盘，称其质量为；再将圆柱体放在天平右盘，称其质量为；则圆柱体的质量，此方法称为复称法。（4）由公式(4-1)计算出待测物体的密度。（5）由标准误差的传递公式计算出，写出测量结果。第十页，共十四页，2022年，8月28日

2.用静力称衡法测量不规则固体的密度

(1)用物理天平利用复称法测量出一不规则物体的质量。

(2)按图4-2方法测量出该物体悬吊在水中时的质量。

(3)由公式(4-3)算出物体的密度。

3.用静力称衡法测量液体的密度

(1)用物理天平测量出物体的质量，记录表格中。

(2)将物体悬吊在被测液体中，用天平测量出质量，记录在表格中。

(3)将物体悬吊在水中，用天平测量出质量，记录在表格中。

(4)用公式(4-4)计算出被测液体的密度。第十一页，共十四页，2022年，8月28日

4.用比重瓶测量液体的密度

(1)测量出空比重瓶的质量。将比重瓶中充满密度为被测液体(使用与步骤3相同的液体)，测量出其质量。

(2)将被测液体倒回液体瓶中，用水冲净后充满蒸馏水，测量出此时比重瓶及水的质量。

(3)用公式(4-5)计算出液体的密度，并与步骤3结果进行比较分析。测量数据记录在自行设计的表格中。第十二页，共十四页，2022年，8月28日问题讨论1.设计一个测量小粒状固体密度的方案。2.为什么测量圆柱体高度时用游标