固体和液体密度的测量

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1、实验1固体和液体的密度测定密度是物体的基本特性之-，它与物质的纯度有关。因此工业上常通过测定密度來做原料成分的分析和纯度的鉴定。本实验丿lj液体静力称衡法和比重瓶法测量固体的密度,通过实验熟悉物理天平的使用。【实验目的】1.掌握物理天平的调整和使用方法。2.掌握测定固体和液体密度的两种方法。【实验仪器】物理天平，待测物体，线绳，烧杯，水，比重瓶，温度计。【实验原理】若一个物体的质量为加，体积为必则其密度为门=巴(2-1-1)V可见，通过测定加和V可求出P,m可用物理天平称量，而物体体积则可根据实际情况，采用不同的测量方法。一、用液体静力称衡法测量固体的密度1.能沉于水中的固体密度的测定所谓液体

2、静力称衡法，即先用天平称被测物体在空气小质量皿，然后将物体浸入水中,称岀其在水中的质量加2,如图1所示，则物体在水中受到的浮力为F=(加1一加2)g(2)根据阿基米徳原理，浸没在液体屮的物体所受浮力的人小等于物体所排开液体的重量。因此F=P{)Vg(3)其中Qo为液体的密度(本实验屮采用的液体为水)；卩是排开液体的体积亦即物体的体积。联立(2)和(3)式可以得y二®一叫(4)Po由此得p=“•久⑸m{一m22.浮于液体中固体的密度测定图3待测物体的密度比液体小时，可采用加“助沉物”的办法，如图2所示，“助沉物”在液体中而待测物在空气中，称量时祛码质量为g。待测物体和“助沉物”都浸入液体中称虽时

3、如图3所示，相应的祛码质虽为〃72，因此物体所受浮力为伽

4、一加2加若物体在空气中WWW图1图2称量吋的祛码质量为加，物体密度为m二、比重瓶法1.液体密度的测量对液体密度的测定可川流体静力“称量法”，也可用“比重瓶法”。在一定温度的条件F,比重瓶的容积是一定的。如将液体注入比重瓶屮，将毛玻璃塞由上而卜-白由塞上，多余的液体将从毛玻璃塞的中心毛细管中溢出，瓶中液体的体积将保持一定。比重瓶的体积可通过注入蒸僻水，由犬平称具质量算出，称量得空比重瓶的质量为如,充满蒸僻水时的质量为畑贝iJ比重瓶的体积为V=（m2—wO/P（7）如果再将待测密度为的液体（如酒粘：）注入比重瓶，再称量得出被测液体和比重瓶的

5、质量为加3,则p'=（m3—mO/Vo将公式（7）代入此公式得(8),m,-m,P=Pom2一m}1.粒状固体密度的测定(9)比重瓶法也可以测最不溶于水的小颗粒状的固体的密度。实验时，比重瓶内盛满蒸馆水，用天平称出瓶和水的质量加

6、,称出粒状固体的质量为加2，称出在装满水的瓶内投入粒状固体后的总质量为蚀，贝I」被测粒状固体将排出比重瓶内水的质量是m=mx+m2-m^而排出水的体积就是质量为加2的粒状固体的体积，所以待测粒状固体的密度为P=A)mx+m2-m3【实验内容及步骤】1.调试物理犬平：调节水平；调节零点；练习使用方法。2.用流体静力“称量法”测物体的密度。（1）测金属块的密度①用细线拴住

7、金属块，置于犬平的左面挂钩上测出具在空气屮的质量〃小②将金属块浸没在水中，称其质量加2；③记录实验室内水的温度，由表小查出水在该温度下的密度。（2）测石腊块的密度①测量石腊块在空气中的质量加；②用细线在石腊块的卜•面悬挂一个“助沉物”，测量石腊块在空气中而“助沉物”在液体中的质量阳;③将石腊块和“助沉物”一起浸入水中，测量质量加2。3.采川比重瓶测定物体的密度（测量方案自行设定）。（1）测定液休的密度；（2）测定粒状固体物质的密度。【数据表格及处理】1.用流休静力称衡法测金属块和石蜡块的密度（将结果用标准式表示）。表1测量金属块和石腊块的有关数据表格金属块的密度石腊块的密度m叫tn777]i

8、n2天平感量kg天平最大称量kg坏境温度°C水的密度几=kg/m3mx±0.05=±0.05=金属块的密度测定〜Po=kg/m3相对合成不确定度:—Hl2总量的合成不确定度:(7p=P'Ep=kg/m3测量结來的标准式:P^p=kg/m31.计算石蜡块的密度和不确定度，将结果用标准式表示。2.采川比重瓶测量酒精和粒状固体物质的密度，表格自拟。【思考题与习题】1.使川物理天平应注意哪几点？怎样消除天平两臂不等而造成的系统误差?2.分析造成本实验误差的主要原因有哪些？附录物理天平一.物理天平的构造及主要性能指标如附图1所示，在横梁上装有三角刀口A、F、、F2,中间刀口A置于支柱顶端的玛瑙刀口禁上，

9、作为横梁的支点。两边刀口各冇秤盘巴、P2,横梁上升或下降，当横梁下降时，制动架就会把它托住，以免丿J口磨损。横梁两端各有一平衡螺母厲、B2,用于空载调节平衡。横梁上装冇游动祛码£>,用于lg以卜的称量。物理犬平的规格由最大称量值和感量（或灵敏度）來表示。最大称量值是天平允许称量的授大质量。感量就是天平的指针从标牌上零点平衡位置转过一格，天平两盘上的质量差，灵敏度是感量的倒数，感量越小灵敏度就越高。