物體密度的測定

關于物體密度的測定第1頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗目的】學習游標卡尺、千分尺和物理天平的正確使用。用流體靜力稱衡法和比重瓶法測定物體的密度。學習實驗數據的處理方法及用復稱法消除系統(tǒng)誤差。第2頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗原理】物體的密度是指在某一溫度時物體單位體積所包含的質量，即密度ρ：

（1）式中，m是物體的質量（g），V是它的體積（），其單位是。對于規(guī)則物體，可以利用測量長度的量具間接測得其體積。但對于不規(guī)則物體則不行。測量不規(guī)則物體體積的最簡單方法是用量筒直接測量，但其測量準確度低。本實驗所采用的靜力稱衡法，使不規(guī)則物體的密度測量有較高的準確度。如果將被測物體分別在空氣中和水中稱衡，得到其稱量值為m和則物體在水中所受到的浮力為：（2）根據阿基米德原理，浸在液體中的物體要受到向上的浮力，浮力的大小等于所排開液體的質量和重力加速度g的乘積。因此：（3）是液體的密度，V是所排開的液體的體積，亦即被測物體的體積。由式（1）、（2）、（3）可以得到待測固體的密度：（4）為水的密度，不同溫度下的水的密度見附表。第3頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗儀器】游標卡尺螺旋測微計（千分尺）物理天平比重瓶第4頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗內容】測量規(guī)則銅圓柱體的密度（1）用復稱法測量銅圓柱體在空氣中的質量為觀察與消除可能存在的不等臂誤差，常用的方法是用復稱法測量（又稱交換測量法）。即先將被測物體放在天平的左盤，砝碼放在右盤，稱得質量為，然后將被測物體放在右盤，砝碼放在左盤。稱得質量為，觀察兩者差別如何？依此判斷天平的不等臂誤差的情況。然后以其幾何平均值的方法算出物體質量m，消除天平的不等臂誤差的影響。（2）用游標卡尺測量銅圓柱體的長度l，螺旋測微計測量其直徑，各測量六次。第5頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三用靜力稱衡法測量銅圓柱體的密度稱出物體浸沒在水中的質量（若經過前面的觀察發(fā)現物理天平的不等臂誤差較大，也可以用復稱法測量。一般可以不用復稱）。將盛水的燒杯置于物理天平的托盤上，并使銅圓柱體浸沒于水中。注意勿使銅圓柱體接觸燒杯，銅圓柱體的表面不得附著氣泡，開啟天平后銅圓柱體不得露出水面。第6頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三用比重瓶法測量不規(guī)則鉛粒的密度對于不規(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量。因此，可采用比重瓶法。實驗時，將比重瓶內盛滿蒸餾水，用天平稱出瓶和水的質量為，稱其粒狀固體的質量為，裝滿蒸餾水的瓶內放入粒狀固體溢出水后的總質量為，則放入粒狀固體后從比重瓶中排出水的質量為：，固體的體積等于排出水的體積：待測粒狀固體的密度為：第7頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【數據處理與分析】1.列表記錄所有測量數據和所使用儀器的儀器誤差限，確定各測量值的最佳值與不確定度。2．按照式（1）和（4）分別計算銅圓柱體的密度；根據不確定度合成公式分別計算，并正確表示測量結果。3．計算并正確表示鉛粒的密度。第8頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【注意事項】1．物理天平稱衡時，每次加、減砝碼和移動游碼時必須使天平止動。2．在將鉛粒裝入比重瓶內時要特別小心，漏失一粒鉛粒都會使實驗結果產生很大的差錯。因此可以將比重瓶放在紙上，這樣掉在瓶外的鉛粒不易滾失。3．物理天平上的掛鉤、架子和托盤均有編號，左右不能調換，否則天平將無法進行零點調節(jié)第9頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三預習思考題1．物理天平的正確使用可以歸納為哪四句話？如何消除天平的不等臂誤差？2．天平的感量的物理意義是什么？第10頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三討論題1．如果物體的密度小于水的密度，或呈小顆粒狀，你能否設計一種方法測