比重瓶法测物体密度

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1、实验1比重瓶法测物体密度密度是物体的基本属性之一,各种物质具有确定的密度值,它与物质的纯度有关,工业上常通过物质的密度测定来做成份分析和纯度鉴定。1实验目的(1)掌握用比重瓶法测定物体密度的原理,学会使用物理天平和比重瓶;(2)学习仪器的读数方法,并能根据有效数字的概念正确记录实验数据;(3)学习不确定度估算和实验结果表示的方法。2实验仪器物理天平,比重瓶(100ml),量杯、小玻璃珠,蒸馏水(简称水),盐水,细金属条,吸水纸,电吹风(公用)。3仪器介绍3.1物理天平3.1.1物理天平的构造图1-1物理天平图1-1为物理天平的外形。在横梁bb’的中点O和两端B、B′共有三个刀

2、口。中间刀口O安置在支柱H顶端的玛瑙刀架上,作为横梁的支点,在两端的刀口B和B′上悬挂两个称盘P和P′。横梁下部装有一读数指针J。支柱H上止动旋钮K可以使横梁升降。平衡螺母E和E′用于天平空载时调平衡。横梁上有20个刻度和可移动的游码D。游码向右移动一个刻度,相当于在右盘中加0.05g的砝码。3.1.2天平的主要技术参数(1)最大称量(最大载荷):最大称量是天平允许称衡的最大质量。(2)分度值与灵敏度:分度值(旧称感量)是天平平衡时,为使天平指针从标度尺的平衡位置偏转一个分度,在一盘中所需添加的最小质量。分度值的倒数是灵敏度。3.1.3天平的操作和操作规程(1)了解所用天平的

3、技术参数。(2)调整天平:调节天平的底部调平螺丝,利用圆形水准器,使天平支柱垂直,刀口架水平。(3)调整零点:6天平空载时,将游码先置梁左端零刻线,旋动止动钮K,支起横梁,启动天平,观察指针J的摆动情况。当J在标尺S的中线两边摆幅相等时,则天平平衡。如不平衡,反旋K,放下横梁,调节平衡螺母E和E′,反复调节,使天平平衡,消除零点误差。(4)称衡:将待测物置左盘,砝码置右盘,增减砝码(配合游码),使天平平衡。(5)读数:复位,记下砝码和游码读数。把待测物体从盘中取出,砝码放回砝码盒,游码放回零位,称盘摘离刀口,天平复原。1.1.1为保护天平,必须遵守以下操作规程(1)天平的负载

4、不得超过其称量,以免损坏刀口和压弯横梁。(2)在调节天平、取放物体、取放砝码以及不用天平时,都必须将天平止动,以免损坏刀口。只有在判断天平是否平衡时才将天平启动。天平启动、止动时动作要轻,止动时最好在天平指针接近标尺中线刻度时进行。(3)待测物体和砝码要放在称盘正中。砝码不要直接用手拿取,而要用镊子夹取。称量完毕、砝码必须放回盒内固定位置,不要随意乱放。(4)天平的各部件以及砝码都要注意防锈蚀。1.1.2两臂长度不等的误差消除天平两臂不等长,将带来系统误差,可用复称法来消除。设L左、L右分别代表横梁左右两臂的长度,物体的质量为M,先把待测物体放于左盘,M1克砝码放于右盘,使天

5、平平衡。则有:(1-1)然后将物体放于右盘,M2砝码放于左盘,使天平再次平衡,则有:(1-2)式(1-1)乘以式(1-2),得(1-3)可见M为M1、M2的几何中值。考虑M1-M2M2,将式(1-3)展开,并略去高次项得(1-4)M即为M1和M2的算术平均值。1.2比重瓶图1-2比重瓶比重瓶如图1-26所示,是用玻璃制成的固定容积的容器,玻璃具有不易与待测物起化学反应、热膨系数小、易清洗等优点,瓶塞与瓶口密合,二者是经研磨而相配的,不可“张冠李戴”,瓶塞上有毛细管,盖紧瓶盖后,多余的液体会顺着毛细管流出。使用比重瓶应尽可能保持其容积的固定,同时保持比重瓶外的清洁干燥,毛细管中

6、液面与瓶塞上表面平行。1实验原理测量密度的方法:在一定的温度和压力条件下,物质的成分和组织结构不同,单位体积内所具有的质量也不同。我们用单位体积内的质量——密度来表征物质这一特性,即密度定义为(1-5)1.1物理天平测量规则形状物体的密度对于形状规则、密度均匀的物体,可以用米尺、游标卡尺、螺旋测微计测出物体的体积,用物理天平测出其质量,代入公式(1-5),求得密度。1.2用比重瓶测不规则形状物体的密度将干净的比重瓶(图1-2)注满蒸馏水,用带有毛细管的磨石玻璃塞子缓慢地将瓶口塞住,多余的液体从毛细管溢出,这样瓶内液体的体积是确定的,即比重瓶的容积。设比重瓶盛满水的质量为m水。

7、待测固体在空气中的质量为m物,体积为V物,假设某种液体的体积与待测固体体积相同,如果(从比重瓶中溢出的)液体质量为m溢,在室温下密度为,则,亦即 (1-6)将质量为m物的待测固体投入盛满水的比重瓶中,溢出水的体积就等于固体的体积,均为V物,设此时比重瓶及瓶内剩余的水和待测固体总质量为m总,则m总+m溢=m水+m物,即       m溢=m水+m物-m总 (1-7)将式(1-7)代入式(1-6)得 (1-8)只要用天平称得m物,m水和m总,查表获得;就可以由式(1-8)求,本实验中的液体是蒸馏水。1.3用

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