固体密度的测量

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1、《固体密度的测定》示范报告竺江峰2008年2月28日一、实验目的：1・掌握测定规则物体和不规则物体密度的方法；2.掌握游表卡尺、螺旋测微器、物理天平的使用方法；3.学习不确定度的计算方法，正确地表示测量结果；4.学习正确书写实验报告。二、实验仪器：1・游表卡尺：(0-150mni，0・02mm)2.螺旋测微器：(0-25mm,0.01mm)3・物理天平：(TW-02B型，200g,0.02g)三•实验原理：内容一：测量细铜棒的密度根据p弋(1-1)可得卩=爲(1-2)只要测出圆柱体的质量m、外径d和高度h,就可算出其密度。内容二：用流体静

2、力称衡法测不规则物体的密度1、待测物体的密度大于液体的密度如果不计空气的浮力，物体在空气中的重量W=mg与它浸没在液体中的视重Wlmlg之差即为它在液体中所受的浮力：F=W-W}=(m_m,)g(1_3)根据阿基米德原理：F=(1_4)几是液体的密度，在物体全部浸入液体中时，V是排开液体的体积，亦即物体的体积。由式(1-1)和式(1-4)可得mP=£()m—m}(1-5)本实验中液体用水，几即水的密度，不同温度下水的密度见本书附录附表5。2、待测物体的密度小于液体的密度将物体拴上一个重物，加上这个重物后，物体连同重物可以全部浸没在液体中，

3、这时进行称衡，如图1-1(a),相应的舷码质量为m2,再将物体提升到液面之上，而重物仍浸没在液体中，这时进行称衡，如图1-1(b),相应的祛码质量为IU3，则物体在液体中所受的浮力：(a)图1-1用流体静力称衡法称密度小于水的物体F=~m2)S(1-6)密度(1-7)只有当浸入液体后物体的性质不会发生变化时，才能用此法来测定它的密度。注：以上实验原理可以简要写。四.实验步骤实验内容一：测量细铜棒的密度1•熟悉游标卡尺和螺旋测微器,正确操作的使用方法，记下所用游标卡尺和螺旋测微器的量程，分度值和仪器误差•零点读数。2•用游标卡尺测细铜棒的长

4、度h,在不同方位测量5次分别用游标卡尺和螺旋测微器测细铜棒的直径5次，计算它们的平均值（注意零点修正）和不确定度•写出测量结果表达式并把结果记录表格内.3•熟悉物理天平的使用的方法，记下它的最大称量分度值和仪器误差•横梁平后的结果表达式：p=p±p=（±)xO3kg/fn3并记录到衡，正确操作调节底座水平，正确操作天平•称出细铜棒的质量m,并测5次,计算平均值和不确定度，写出测量结果表达式.4•用p铜==準公式算出细铜棒的平均密度兀＜Th5•用不确定度的传递公式求出密度的相对不确定度和绝对不确定度,写出最表格中.6•求出百分差：铜焊条

5、密度的参考值：°铜=8.426x1（）3Kg/"・实验内容二：用流体静力称衡法测不规则物体的密度1.测定外形不规则铁块的密度（大于水的密度）；（1）按照物理天平的使用方法，称出物体在空气中的质量m,标出单次测量的不确定度，写出测量结果。（2）把盛有大半杯水的杯子放在天平左边的托盘上，然后将用细线挂在天平左边小钩上的物体全部浸没在水中（注意不要让物体接触杯子边和底部，除去附着于物体表面的气泡），称出物体在水中的质量mi,标出单次测量的不确定度，写出测量结果。（3）测出实验时的水温，由附录附表5中查出水在该温度下的密度几。（4）由式（1-5）

6、计算出°,同时用不确定度传递公式计算。的不确定度最后写出测量结果和相对不确定度，并和铁栓密度的参考值：□次=7.823xe心//的数值比较之，求出百分差。2•测定石蜡的密度（小于水的密度）（1）同上测出石蜡在空气中的质量（2）将石蜡拴上重物，测出石蜡仍在空气中，而重物浸没水中的质量013；（3）将石蜡和重物都浸没在水中，测出012；（4）测出水温，由《大学物理实验》教材表中查出几；（5）由式（1-7）计算。及匚。五、实验数据记录:P石蜡=0.898xl03^/m3（6）求出百分差：石蜡密度的参考值:铜焊条、铁栓、石蜡密度的理论参考值：=8

7、.426xlO3^/m3、。铁=7.823xlO?Kg/沪、°右蜡=0.898xl(FKg//固体密度测量仪器参数及系统误差记录仪器名称最大量程分度值仪器误差仪器零点读数游标卡尺(mm)0-1500.020.020.00螺旋测微器(mm)0-250.010.0050.002物理天平(Q0-2000.020.0200.00测量数据记录物体物理•"■12345平均值修正后值不确定度结果表示百分差细铜棒d铜mm4.9664.9694.9734.9714.9694.9704.9680.0064.968±0.006-0.12%h铜mm97.7697

8、.7497.7297.7697.7297.7497.740.0397.74±0.03m铜g15.94815.94615.94615.94415.94615.94615.9460.02016.1