固體和液體密度的測定

1、廣東第二師范學院學生實驗報告院（系）名稱物理與信息工程系班別15電子班姓名許柳飛專業(yè)名稱電子信息工程學驗課程名稱普通物理實驗實驗項目名稱固體和液體密度的測定實驗時間 2016年 4月 6日實驗地點物理實驗室實驗成績指導老師簽名內容包含：實驗目的、實驗使用儀器與材料、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結果與分析、實驗心得【實驗目的】：1熟練掌握物理天平的構造原理及調整和使用方法。2掌握測定固體和液體密度的兩種方法（靜力稱衡法和比重瓶法）?！緦嶒炇褂脙x器與材料】：物理天平，待測物體，線繩，燒杯，水，比重瓶，溫度計，砝碼，待測液（鹽水）?！緦嶒炘怼浚?/p>

2、實驗原理若一個物體的質量為m，體積為V，則其密度為 圖41 （41）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，或固體小顆粒，液體可用下述兩種方法測量其體積，從而計算出它的密度。1 用流體靜力稱衡法測量固體的密度（1）能沉于水中的固體密度的測定 所謂流體靜力稱衡法，即先用天平稱被測物體在空氣中質量m1，然后將物體浸入蒸餾水中，稱出其在水中的質量m2，如圖41所示，則物體在水中受到的浮力為 F (m1m2)g （42）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 F0Vg （4

3、3）圖42其中0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（42）和（43）式可以得 （44）由此得 （45）（2）浮于液體中固體的密度測定待測物體的密度比液體小時，可采用加“助沉物”的辦法，如圖42所示，“助沉物”在液體中而待測物在空氣中，稱量時砝碼質量為m1。待測物體和“助沉物”都浸入液體中稱量時如圖43所示，砝碼質量為m2，因此物體所受浮力為(m1m2)g。若物體在空氣中稱量時的砝碼質量為m，物體密度為圖43 （46）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衡法，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

4、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，由天平稱其質量算出，稱量得空比重瓶的質量為m1,充滿蒸餾水時的質量為m2，則m2m1V，因此，可以推出 V(m2m1) （47）如果再將待測密度為的液體（如酒精）注入比重瓶，再稱量得出被測液體和比重瓶的質量為m3，則(m3m1)/V。將公式（7）代入此公式得 （48）【實驗步驟】：1調試物理天平：調節(jié)水平；調節(jié)零點；練習使用方法。2用流體靜力稱衡法測固體和液體的密度。（1）測固體的密度1）用細尼龍線拴住金屬塊，置于天平的左面掛鉤上測出其在空氣中的質量m；

5、2）用尼龍繩將擦干凈的待測固體吊在天平橫梁左側的掛鉤上，然后浸沒在盛有蒸餾水的燒杯中，記下砝碼值m1；3）記錄實驗室內蒸餾水的溫度，從附表中查出在該溫度下水的密度0。計算待測固體的密度及其平均絕對偏差。（2）測液體的密度1）用另一燒杯盛入待測液體，放在天平的平臺上，調節(jié)平臺高度，將質量為m的待測固體（要拭檫干凈）完全浸入液體中，稱得其視重為m2g。2）算出待測液體的密度及其平均絕對偏差。3采用比重瓶測定液體的密度（1）測定液體的密度1）采用天平稱量比重瓶沒有裝入液體時的質量m1；2）采用移液管將待測液體注入比重瓶中，用吸水管擦干瓶外部的液體，然后稱其質量m2；3）倒出比重瓶中的待測液，用蒸餾水

6、沖洗幾次比重瓶之后，然后再將蒸餾水注入比重瓶，將比重瓶外部擦干凈后，稱量比重瓶和液體的質量m3。4）測出待測液溫度和蒸餾水溫度，二者溫度應保持一致，計算出液體在所測溫度下的密度?！緦嶒炚頂?shù)據(jù)與歸納】：流體靜力稱衡法測固體的密度m1m2m381.1g80.2g81.5g實驗室內蒸餾水的溫度為26m=m1+m2+m33=81.8+80.2+81.53=81.17（g）=mm-m0=258258-81.17*0.99681=1.454(g*m-3)1=mm-m10=258258-81.8*0.99681=1.460(g*m-3)2=mm-m20=258258-80.2*0.99681=1.446(

7、g*m-3)3=mm-m30=258258-81.5*0.99681=1.457(g*m-3)x=i=1nxi-xn=0.006流體靜力稱衡法測液體的密度：m1m2m381.0g80.1g81.3gm=m1+m2+m33=81.0+80.1+81.33=80.8(g)x'=m-m2m-m10=258-80.8258-81.17*0.99681=0.998(g*m-3)x1'=m-m2m-m10=258-81.0258-81.17*0.99681=0.998(g*m-3)x2'=m-m2m-m10=258-80.1258-81.17*0.99681=1.002(g*m-3

8、)x3'=m-m2m-m10=258-81.3258-81.17*0.99681=0.996(g*m-3)x=i=1nxi-xn=0.002比重瓶法測液體的密度：m(g)m1m2m3次數(shù)（n）137.2139140.9237.5139.5140.2337.8139.1140.7待測液溫度和蒸餾水溫度均為26m1=m1'+m1''+m1'''3=37.2+37.5+37.83=37.5(g)m2=m2'+m2''+m2'''3=139+139.5+139.13=139.2(g)m3=m3

9、9;+m3''+m3'''3=140.9+140.2+140.73=140.6(g)'x=0m2-m1m3-m1=0.99681*139.2-37.5140.6-37.5=0.983'x1=0m2-m1m3-m1=0.99681*139-37.2140.9-37.2=0.978'x2=0m2-m1m3-m1=0.99681*139.5-37.5140.2-37.5=0.990'x3=0m2-m1m3-m1=0.99681*139.1-37.8140.7-37.8=0.981x=i=1nxi-xn=0.004【實驗結果與分析】：本實驗的實驗誤差偏小，主要是偶然誤差，其次是系統(tǒng)誤差?！緦嶒炐牡谩浚海?）天平的負載量不得超過其最大稱量值，以免損壞刀口或橫梁；（2）為了避免刀口受沖擊而損壞，在取放物體、取放砝碼、調節(jié)平衡螺母以及不使用天平時，都必須使天平制動。只有在判斷天平