实验二 密度的测量

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1、实验二密度的测量【密度】若一个物体的质量为m，体积为V，则其密度为（4-1）可见，通过测定m和V可求出，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。对于形状不规则的物体，或小粒状固体，液体可用下述两种方法测量其体积，从而计算出它的密度。【方案设计】图－11、用液体静力“称量法”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静力“称量法”，即先用天平称被测物体在空气中质量m1，然后将物体浸入水中，称出其在水中的质量m2，如图1所示，则物体在水中受到的浮力为F＝(m1－m2)g（4-2）根据阿基米德原理，浸没在液体中的物体所受浮力的大小等于物体所排开液体的重

2、量。因此，可以推出（4-3）图2其中为液体的密度（本实验中采用的液体为水）；V是排开液体的体积亦即物体的体积。联立（4-2）和（4-3）式可以得（4-4）由此得（4-5）（2）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，称量时砝码质量为m1。待测物体和“助沉物”都浸入液体中称量时如图3所示，砝码质量为m2，因此物体所受浮力为(m1－m2)g。若物体在空气中称量时的砝码质量为m，物体密度为4（4-6）2、比重瓶法（1）液体密度的测量对液体密度的测定可用流体静力“称量法”，也可用“比重瓶法”。在一定温度的条

3、件下，比重瓶的容积是一定的。如将液体注入比重瓶中，将毛玻璃塞由上而下自由塞上，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馏水，由天平称其质量算出，称量得空比重瓶的质量为m1,充满蒸馏水时的质量为m2，则m2＝m1＋ρV，因此，可以推出V＝(m2－m1)／ρ　　　（4-7）如果再将待测密度为ρ’的液体（如酒精）注入比重瓶，再称量得出被测液体和比重瓶的质量为m3，则＝(m3－m1)/V。将公式（4-7）代入此公式得　　　（4-8）（2）粒状固体密度的测定对于不规则的颗粒状固体，不可能用流体静力“称衡法”来逐一称其质量。因此，可采用“比重瓶法

4、”。实验时，比重瓶内盛满蒸馏水，用天平称出瓶和水的质量m1，称出粒状固体的质量为m2，称出在装满水的瓶内投入粒状固体后的总质量为m3，则被测粒状固体将排出比重瓶内水的质量是m＝m1＋m2－m3，而排出水的体积就是质量为m2的粒状固体的体积，所以待测粒状固体的密度为　　　（4-9）当然，所测粒状固体不能溶于水，其大小应保证能投入比重瓶内。【实验仪器】天平，待测物体，线绳，烧杯，水，比重瓶。【实验目的】1、熟练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。【实验内容与步骤】1、调试物理天平：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。4（1

5、）测金属块的密度1）用细线拴住金属块，置于天平的左面挂钩上测出其在空气中的质量m1；2）将金属块浸没在水中，称其质量m2；3）记录实验室内水的温度。（2）测塑料块的密度1）测量塑料块在空气中的质量m；2）用细线在塑料块的下面悬挂一个“助沉物”，测量塑料块在空气中而“助沉物”在液体中的质量m1；3）将塑料块和“助沉物”一起浸入水中，测量质量m2。3、采用比重瓶测定物体的密度（1）测定物体的密度1）采用天平称量比重瓶没有装入东西时的质量m1；2）采用吸管将蒸馏水充满比重瓶，称其质量m2；3）倒出比重瓶中的蒸馏水、烘干，然后再将被测液体注入比重瓶，称量比重瓶和液体的质量m3。（2）测定粒状固

6、体物质的密度1）将纯水注满比重瓶后盖上塞子，擦去溢出的水，再用天平称出瓶和水的总质量m1；2）采用天平称量固体颗粒铅的质量m2；3）将颗粒铅投入比重瓶内，擦去溢出的水，称出瓶、水和颗粒铅的总质量m3。【实验数据记录】1、用流体静力“称量法”测物体密度表1：铜片的长宽高单位（cm）金属块铜片1234长宽高表2：铜块的质量单位（g）1234空气中水中酒精中水的温度：,酒精的温度：42、塑料块密度的测量（选作）自拟表格记录测量塑料块的有关数据。并计算其密度和误差，将结果用标准式表示。3、采用比重瓶测量酒精和颗粒铅的密度（选作）自拟表格记录测量酒精和颗粒铅的有关数据，并计算其密度和误差，将结果

7、用标准式表示。【思考题】1、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？4