物理實驗-密度測量.ppt

密 度 的 測 量,實驗二,前 言,單位體積的物質所具有的質量稱為該物體的密度。如果該物體的質量為m和體積為V，則其密度為,物質的密度與物體所含物質的成分有關，常用密度來作為原料成分的分析和液體濃度的測定。,實驗目的,掌握物理天平的使用,掌握不規(guī)則固體的密度的測量,掌握液體密度的測量,物理天平 比重瓶（50ml100ml) 燒杯 (100ml200ml) 待測金屬塊、石蠟。 待測液體 待測顆粒狀固體,實驗儀器,實驗儀器實物圖,A橫梁；B刀口；C立柱；D刀承；E吊耳；F秤盤；G制動旋鈕；H止動架；I鉛錘；J底腳螺絲；K調平螺絲；L指針；M標尺；N游碼,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,實驗儀器結構示意圖,A橫梁；B刀口；C立柱；D刀承；E吊耳；F秤盤；G止動旋鈕；H止動架；I鉛錘；J底腳螺絲；K調平螺絲；L指針；M標尺；N游碼,物理天平的構造及主要性能指標 如上頁圖所示，在橫梁上裝有三角刀口B、D1、D2，中間刀口B置于支柱頂端的瑪瑙刀口墊上，作為橫梁A的支點。兩邊刀口各有秤盤F1、F2，啟動止動旋鈕G使橫梁上升或下降，當橫梁下降時，制動架就會把它托住，以免刀口磨損。橫梁兩端各有一平衡螺母K1、K2，用于空載調節(jié)平衡。平衡時指針L應指向標尺M的中心10刻線位置。橫梁上裝有游動砝碼N，用于1g以下的稱量。 物理天平的規(guī)格由最大稱量值和感量（或靈敏度）來表示。最大稱量值是天平允許稱量的最大質量。感量就是天平的指針從標牌上零點平衡位置轉過一格，天平兩盤上的質量差，靈敏度是感量的倒數(shù)，感量越小靈敏度就越高。,固體密度的測量,實驗原理固體密度的測量,本實驗采用 流體靜力稱衡法 測量不規(guī)則物體密度流體靜力稱衡法 可將不易測量的物理量體積轉化為可精確測得的物理量質量,m 天平測量質量 V 1規(guī)則物體體積 2不規(guī)則物體體積,流體靜力稱衡法測量固體塊的密度 對幾何形狀不規(guī)則的物體，只有利用阿基米德原理，先測量物體在空氣中的質量，再將物體浸沒在密度為 的某液體中，該物體所受到的浮力F等于所排開的液體的重量，即,(如測量金屬塊的密度),則物體的密度可由下式確定,m 固體在空氣中的稱衡質量 m1 固體浸沒在水中的稱衡質量,（如測量石蠟的密度）,m 蠟塊在空氣中的稱衡質量； m2 蠟塊和重物完全浸沒在水中的稱衡質量； m3 蠟塊在空氣中，重物在水中的稱衡質量。,比重瓶法測量固體小顆粒的密度 用比重瓶測量不溶于液體的小塊固體（大小要能放入瓶內）的密度 時,可依次稱出待測固體在空氣中的質量m1，比重瓶裝滿水的質量m2,以及在裝滿水的比重瓶內投入小塊固體后總質量m3，顯然 考慮到 所以 為投入瓶內小固體的總體積 為水的密度,流體靜力稱衡法,實驗原理液體密度的測量,根據(jù)此法在固體密度測量中的應用，如果把物體浸入在另一待測液體中，秤衡的質量為 ，則刻液體的密度為,m 固體在空氣中的稱衡質量 m1 固體浸沒在水中的稱衡質量 固體浸入在另一待測液體中秤衡的質量,比重瓶法測液體的密度,設空比重瓶的質量為 ，充滿密度為 的被測液體的質量為 ，充滿同溫度已知密度的液體的質量為 ，則被測液體的密度為,比重瓶,m1空比重瓶的質量 m2比重瓶充滿被測液體的質量 m3比重瓶充滿已知密度液體的質量,實驗步驟,天平的調節(jié) 1 天平的水平調節(jié) 2 天平的零點調節(jié) 測不規(guī)則固體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測量固體的密度 1 用天平稱量物體在空氣中質量m 2 用天平稱量物體在液體中質量m1 3 記錄室內溫度，有附表查出相應溫度下水的密度 4 計算出待測固體的密度并估算出不確定度，寫出測量結果。 （2）用流體靜力稱衡法測量石蠟的密度 1 測量蠟塊在空氣中稱衡質量m； 2 測量蠟塊和重物完全浸沒在水中稱衡質量m2； 3 測量蠟塊在空氣中，重物在水中稱衡質量m3。 4 計算出待測石蠟的密度并估算出不確定度，寫出測量結果。,（3）比重瓶法測量固體小顆粒的密度 1 用天平稱出待測固體在空氣中的質量m1； 2 用天平稱出比重瓶裝滿水的質量m2； 3 用天平稱出在裝滿水的比重瓶內投入小塊固體后總質量m3； 4 計算出待測小顆粒固體的密度并估算出不確定度，寫出測量結果。 測量液體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測量液體的密度 1 用天平測量固體在空氣中的質量m1； 2 用天平測量固體浸沒在水中的稱衡質量m2； 3 用天平測量固體浸入在另一待測液體中秤衡的質量m3； 4 計算出待測液體的密度并估算出不確定度，寫出測量結果。 （2）比重瓶法測量液體的密度 1 用天平測量空比重瓶的質量m1； 2 用天平測量比重瓶充滿被測液體的質量m2； 3 用天平測量比重瓶充滿已知密度液體的質量m3； 4 計算出待測液體的密度并估算出不確定度，寫出測量結果。 m,觀察天平的型號、最大稱量、最小分度值、儀器誤差，并填入表格。,實驗數(shù)據(jù)處理,測不規(guī)則固體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測量固體的密度,測量結果：,（2）用流體靜力稱衡法測量石蠟的密度,測量結果：,（3）比重瓶法測量固體小顆粒的密度,測量結果：,測量液體的密度 （1）用流體靜力稱衡法測量液體的密度,測量結果：,(2)比重瓶法測量液體的密度,測量結果：,在前面用各種方法對密度的測量中，對質量的測量都是單次測量，所以只考慮B類不確定度。 單次測量量m固體、m蠟、m1、m2、m3 等的不確定度為： 水密度t的不確定度分析：,水溫測量結果：,水密度查表：,水密度測量結果,水溫的變化 ：最大為1C 左右,物理天平的操作步驟： （1）水平調節(jié)：使用天平時，首先調節(jié)天平底座下兩個螺釘J1、J2，使水準儀中的氣泡位于圓圈線的中央位置； （2）零點調節(jié)：天平空載時，將游動砝碼撥到左端點，與0 刻度線對齊。兩端秤盤懸掛在刀口上順時針方向旋轉制動旋鈕G，啟動天平，觀察天平是否平衡。當指針在刻度尺M上來回擺動，左右擺幅近似相等，便可認為天平達到了平衡。如果不平衡，反時針方向旋轉制動旋鈕G，使天平制動，調節(jié)橫梁兩端的平衡螺母K1、K2，再用前面的方法判斷天平是否處于平衡狀態(tài)，直至達到空載平衡為止；,物理天平操作規(guī)則及注意事項 （1）稱量：把待測物體放在左盤中，右砝碼盤中放置砝碼，輕輕右旋制動旋鈕使天平啟動，觀察天平向哪邊傾斜，立即反向旋轉制動旋鈕，使天平制動，酌情增減砝碼，再啟動，觀察天平傾斜情況。如此反復調整，直到天平能夠左右對稱擺動。然后調節(jié)游動砝碼，使天平達到平衡，此時砝碼加游動砝碼的質量就是待測物體的質量。稱量時選擇砝碼應由大到小，逐個試用，直到最后利用游動砝碼使天平平衡。 （2）天平的負載量不得超過其最大稱量值，以免損壞刀口或橫梁； （3）為了避免刀口受沖擊而損壞，在取放物體、取放砝碼、調節(jié)平衡螺母以及不使用天平時，都必須使天平制動。只有在判斷天平是否平衡時才將天平啟動。天平啟動或制動時，旋轉制動旋鈕動作要輕； （4）砝碼不能用手直接取拿，只能用鑷子間接挾取。從秤盤上取下后應立即放入砝碼盒中。 （5）天平的各部分以及砝碼都要防銹、防腐蝕，高溫物體以及有腐蝕性的化學藥品不得直接放在盤內稱量； （6）稱量完畢將制動旋鈕左旋轉，放下橫梁，保護刀口。,問答思考題 1.天平的操作規(guī)則中,哪些規(guī)定是為了保護刀口,哪些規(guī)定是為了保證測量精度? 2.如何測定密度比水小的不規(guī)則物體的密度? 3.將銅放在水中稱衡時有一個氣泡附著,將對結果發(fā)生怎樣的影響?為什么？ 4.如何消除物理天平不等臂誤差？,1. 在天平的操作規(guī)則中，哪些規(guī)定是為了保護刀口，哪些規(guī)定是為了保證測量精度？ a. 天平的負載不能超過其最大稱量。 b. 在調節(jié)天平，取放物體、取放砝碼（包括游碼）以及不用天平時，都必須將天平止動。 c. 待測物體和砝碼要放在稱盤的正中，砝碼