物理實驗密度測量ppt課件

1、密 度 的 測 量實驗二前 言 單位體積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量稱為該物體的密度。如果該物體的質(zhì)量為m和體積為V，則其密度為mV 物質(zhì)的密度與物體所含物質(zhì)的成分有關(guān)，常用密度來作為原料成分的分析和液體濃度的測定。實驗?zāi)康?掌握物理天平的使用物理天平比重瓶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(diào)平螺絲；L指針；M標(biāo)尺；N游碼ABCDEFGHIJKLMN實驗儀器結(jié)構(gòu)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

2、架；I鉛錘；J底腳螺絲；K調(diào)平螺絲；L指針；M標(biāo)尺；N游碼 物理天平的構(gòu)造及主要性能指標(biāo) 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(diǎn)。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(dāng)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(diào)節(jié)平衡。平衡時指針L應(yīng)指向標(biāo)尺M(jìn)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(zhì)量。感量就是天平的指針從標(biāo)牌上零點(diǎn)平衡位置轉(zhuǎn)過一格，天平兩盤上的質(zhì)量差，靈敏

3、度是感量的倒數(shù)，感量越小靈敏度就越高。 固體密度的測量固體密度的測量 mV 實驗原理固體密度的測量 本實驗采用本實驗采用 流體靜力稱衡法流體靜力稱衡法 測量不規(guī)則物體密度流測量不規(guī)則物體密度流體靜力稱衡法體靜力稱衡法 可將不易測量的物理量體積轉(zhuǎn)化為可精確可將不易測量的物理量體積轉(zhuǎn)化為可精確測得的物理量質(zhì)量測得的物理量質(zhì)量m 天平測量質(zhì)量天平測量質(zhì)量V 1規(guī)則物體體積規(guī)則物體體積 2不規(guī)則物體體積不規(guī)則物體體積00FVgmg0 流體靜力稱衡法測量固體塊的密度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

4、質(zhì)量，再將物體浸沒在密理，先測量物體在空氣中的質(zhì)量，再將物體浸沒在密度為度為 的某液體中，該物體所受到的浮力的某液體中，該物體所受到的浮力F等于所排等于所排開的液體的重量，即開的液體的重量，即物水( (如測量金屬塊的密度如測量金屬塊的密度) )0001mmmVmmm則物體的密度可由下式確定則物體的密度可由下式確定m 固體在空氣中的稱衡質(zhì)量固體在空氣中的稱衡質(zhì)量m1 固體浸沒在水中的稱衡質(zhì)量固體浸沒在水中的稱衡質(zhì)量物水 （如測量石蠟的密度）3232mmFmmggVV浮水蠟蠟水（）（）mV蠟32mmm蠟水 m 蠟塊在空氣中的稱衡質(zhì)量；蠟塊在空氣中的稱衡質(zhì)量； m2 蠟塊和重物完全浸沒在水中的稱衡質(zhì)

5、量；蠟塊和重物完全浸沒在水中的稱衡質(zhì)量； m3 蠟塊在空氣中，重物在水中的稱衡質(zhì)量。蠟塊在空氣中，重物在水中的稱衡質(zhì)量。比重瓶法測量固體小顆粒的密度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用比重瓶測量不溶于液體的小塊固體大小要能放入瓶內(nèi)的密度大小要能放入瓶內(nèi)的密度 時時,可依次可依次稱出待測固體在空氣中的質(zhì)量稱出待測固體在空氣中的質(zhì)量m1，比重瓶裝，比重瓶裝滿水的質(zhì)量滿水的質(zhì)量m2,以及在裝滿水的比重瓶內(nèi)投以及在裝滿水的比重瓶內(nèi)投入小塊固體后總質(zhì)量入小塊固體后總質(zhì)量m3，顯然，顯然 考慮到考慮到 所以所以 為投入瓶內(nèi)小固體的總體積為投入瓶內(nèi)小固體的總體積 為水的密度為水的

6、密度1230mmmV1mV1101230123mmmmmmmmV0流體靜力稱衡法流體靜力稱衡法 m01mmmm 實驗原理液體密度的測量m 固體在空氣中的稱衡質(zhì)量m1 固體浸沒在水中的稱衡質(zhì)量 固體浸入在另一待測液體中秤衡的質(zhì)量m 比重瓶法測液體的密度 1m3m2m21031mmmm 設(shè)空比重瓶的質(zhì)量為 ，充滿密度為 的被測液體的質(zhì)量為 ，充滿同溫度已知密度的液體的質(zhì)量為 ，則被測液體的密度為比重瓶比重瓶m1空比重瓶的質(zhì)量m2比重瓶充滿被測液體的質(zhì)量m3比重瓶充滿已知密度液體的質(zhì)量實驗步驟天平的調(diào)節(jié)天平的調(diào)節(jié) 1 1 天平的水平調(diào)節(jié)天平的水平調(diào)節(jié) 2 2 天平的零點(diǎn)調(diào)節(jié)天平的零點(diǎn)調(diào)節(jié)測不規(guī)則固體

7、的密度測不規(guī)則固體的密度 （1 1用流體靜力稱衡法測量固體的密度用流體靜力稱衡法測量固體的密度 1 1 用天平稱量物體在空氣中質(zhì)量用天平稱量物體在空氣中質(zhì)量m m 2 2 用天平稱量物體在液體中質(zhì)量用天平稱量物體在液體中質(zhì)量m1m1 3 3 記錄室內(nèi)溫度，有附表查出相應(yīng)溫度下水的密度記錄室內(nèi)溫度，有附表查出相應(yīng)溫度下水的密度 4 4 計算出待測固體的密度并估算出不確定度，寫出測量結(jié)果。計算出待測固體的密度并估算出不確定度，寫出測量結(jié)果。 （2 2用流體靜力稱衡法測量石蠟的密度用流體靜力稱衡法測量石蠟的密度 1 1 測量蠟塊在空氣中稱衡質(zhì)量測量蠟塊在空氣中稱衡質(zhì)量m m； 2 2 測量蠟塊和重物

8、完全浸沒在水中稱衡質(zhì)量測量蠟塊和重物完全浸沒在水中稱衡質(zhì)量m2m2； 3 3 測量蠟塊在空氣中，重物在水中稱衡質(zhì)量測量蠟塊在空氣中，重物在水中稱衡質(zhì)量m3m3。 4 4 計算出待測石蠟的密度并估算出不確定度，寫出測量結(jié)果。計算出待測石蠟的密度并估算出不確定度，寫出測量結(jié)果。 0（3 3比重瓶法測量固體小顆粒的密度比重瓶法測量固體小顆粒的密度 1 1 用天平稱出待測固體在空氣中的質(zhì)量用天平稱出待測固體在空氣中的質(zhì)量m1m1； 2 2 用天平稱出比重瓶裝滿水的質(zhì)量用天平稱出比重瓶裝滿水的質(zhì)量m2m2； 3 3 用天平稱出在裝滿水的比重瓶內(nèi)投入小塊固體后總質(zhì)量用天平稱出在裝滿水的比重瓶內(nèi)投入小塊固體

9、后總質(zhì)量m3m3； 4 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(jié)果。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(jié)果。測量液體的密度測量液體的密度 （1 1用流體靜力稱衡法測量液體的密度用流體靜力稱衡法測量液體的密度 1 1 用天平測量固體在空氣中的質(zhì)量用天平測量固體在空氣中的質(zhì)量m1m1； 2 2 用天平測量固體浸沒在水中的稱衡質(zhì)量用天平測量固體浸沒在水中的稱衡質(zhì)量m2m2； 3 3 用天平測量固體浸入在另一待測液體中秤衡的質(zhì)量用天平測量固體浸入在另一待測液體中秤衡的質(zhì)量m3m3； 4 4 計算出待測液體的密度并估算出不確定度，寫出測量結(jié)果。計算出待測液體的密度并估

10、算出不確定度，寫出測量結(jié)果。 （2 2比重瓶法測量液體的密度比重瓶法測量液體的密度 1 1 用天平測量空比重瓶的質(zhì)量用天平測量空比重瓶的質(zhì)量m1m1； 2 2 用天平測量比重瓶充滿被測液體的質(zhì)量用天平測量比重瓶充滿被測液體的質(zhì)量m2m2； 3 3 用天平測量比重瓶充滿已知密度液體的質(zhì)量用天平測量比重瓶充滿已知密度液體的質(zhì)量m3m3； 4 4 計算出待測液體的密度并估算出不確定度，寫出測量結(jié)果。計算出待測液體的密度并估算出不確定度，寫出測量結(jié)果。 m 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。儀器名稱型號量程分度值儀器誤差實驗數(shù)據(jù)處理測不規(guī)則固體的密度測不規(guī)則固體的密度 （1

11、 1用流體靜力稱衡法測量固體的密度用流體靜力稱衡法測量固體的密度室溫水的密度待測物體在空氣中的質(zhì)量m(g)待測物體在水中相應(yīng)的砝碼質(zhì)量m1(g)t c001mmm固122211101()()()()mmuumuumm mmm固固ruu固固測量結(jié)果：u固固固%ru （2用流體靜力稱衡法測量石蠟的密度室溫水的密度測量蠟塊在空氣中稱衡質(zhì)量m測量蠟塊和重物完全浸沒在水中稱衡質(zhì)量m2測量蠟塊在空氣中，重物在水中稱衡質(zhì)量m30t c32tmmm蠟23222232321111()()()()tmmmtUUUUUmmmmm蠟蠟rUU蠟蠟測量結(jié)果：%rU U蠟蠟蠟（3 3比重瓶法測量固體小顆粒的密度比重瓶法測量

12、固體小顆粒的密度 室溫水的密度待測鋼珠在空氣中的質(zhì)量m1比重瓶裝滿水的質(zhì)量m2在裝滿水的比重瓶內(nèi)投入小塊固體后總質(zhì)量m310123mmmm固312222231123123123mmmrUmm UUUUm mmmmmmmmmrUU固u固固%ru 測量結(jié)果：測量液體的密度測量液體的密度（1 1用流體靜力稱衡法測量液體的密度用流體靜力稱衡法測量液體的密度 室溫水的密度金屬塊在空氣中的質(zhì)量m (g)金屬塊浸沒在水中的稱衡質(zhì)量m1 (g) 金屬塊浸入在待測液體中秤衡的質(zhì)量m,；(g)01mmmm rUU測量結(jié)果：%ru u0122221101mmmrUmm UUUUUmmmmmmmm (2) (2)比重

13、瓶法測量液體的密度比重瓶法測量液體的密度室溫水的密度空比重瓶的質(zhì)量m1 (g)比重瓶裝滿水的質(zhì)量m2 (g) 比重瓶裝滿待測液體的質(zhì)量m3 (g)21031mmmm液體02222321310mmrUUUUUmmmm液體液體rUU液體液體測量結(jié)果：%ru u液體液體液體 在前面用各種方法對密度的測量中，對質(zhì)量的在前面用各種方法對密度的測量中，對質(zhì)量的測量都是單次測量，所以只考慮測量都是單次測量，所以只考慮B類不確定度。類不確定度。單次測量量單次測量量m固體、固體、m蠟、蠟、m1、m2、m3 等的不確等的不確定度為：定度為：水密度水密度t的不確定度分析：的不確定度分析：mmmu測量值100%mrm

14、uum測量值水溫測量結(jié)果：水溫測量結(jié)果：水密度查表：水密度查表：水密度測量結(jié)果水密度測量結(jié)果 00tut cmBuuC儀水溫的變化水溫的變化 ：最大為：最大為1C 左右左右001020300.00.9998670.9997270.9982290.9956720.5 899 681 124 5201.0 926 632 017 3661.5 949 5800.997907 2102.0 968 524 795 0512.5 982 465 6800.9948913.0 992 404 568 7283.5 998 339 443 5644.01.000000 271 321 3974.50.99

15、9998 200 196 2635.0 992 126 069 0585.5 982 0490.9969400.9938856.0 9680.998969 808 7116.5 951 886 674 5347.0 929 800 538 3567.5 904 712 399 1758.0 876 621 2580.9929938.5 844 527 015 8089.0 808 4300.995969 6229.5 769 331 822 43410.0 727 229 672 24400.5 c10 c物理天平的操作步驟：物理天平的操作步驟：（1 1水平調(diào)節(jié)：使用天平時，首先調(diào)節(jié)天平水平調(diào)

16、節(jié)：使用天平時，首先調(diào)節(jié)天平底座下兩個螺釘?shù)鬃聝蓚€螺釘J1J1、J2J2，使水準(zhǔn)儀中的氣泡，使水準(zhǔn)儀中的氣泡位于圓圈線的中央位置；位于圓圈線的中央位置；（2 2零點(diǎn)調(diào)節(jié)：天平空載時，將游動砝碼撥零點(diǎn)調(diào)節(jié)：天平空載時，將游動砝碼撥到左端點(diǎn)，與到左端點(diǎn)，與0 0 刻度線對齊。兩端秤盤懸掛刻度線對齊。兩端秤盤懸掛在刀口上順時針方向旋轉(zhuǎn)制動旋鈕在刀口上順時針方向旋轉(zhuǎn)制動旋鈕G G，啟動天，啟動天平，觀察天平是否平衡。當(dāng)指針在刻度尺平，觀察天平是否平衡。當(dāng)指針在刻度尺M(jìn) M上上來回擺動，左右擺幅近似相等，便可認(rèn)為天來回擺動，左右擺幅近似相等，便可認(rèn)為天平達(dá)到了平衡。如果不平衡，反時針方向旋平達(dá)到了平衡

17、。如果不平衡，反時針方向旋轉(zhuǎn)制動旋鈕轉(zhuǎn)制動旋鈕G G，使天平制動，調(diào)節(jié)橫梁兩端的，使天平制動，調(diào)節(jié)橫梁兩端的平衡螺母平衡螺母K1K1、K2K2，再用前面的方法判斷天平，再用前面的方法判斷天平是否處于平衡狀態(tài)，直至達(dá)到空載平衡為止；是否處于平衡狀態(tài)，直至達(dá)到空載平衡為止；物理天平操作規(guī)則及注意事項物理天平操作規(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(zhuǎn)制動旋鈕，使天平制平向哪邊傾斜，立即反向旋轉(zhuǎn)制動旋鈕，使天平制動，酌情增減砝碼，再啟

18、動，觀察天平傾斜情況。動，酌情增減砝碼，再啟動，觀察天平傾斜情況。如此反復(fù)調(diào)整，直到天平能夠左右對稱擺動。然后如此反復(fù)調(diào)整，直到天平能夠左右對稱擺動。然后調(diào)節(jié)游動砝碼，使天平達(dá)到平衡，此時砝碼加游動調(diào)節(jié)游動砝碼，使天平達(dá)到平衡，此時砝碼加游動砝碼的質(zhì)量就是待測物體的質(zhì)量。稱量時選擇砝碼砝碼的質(zhì)量就是待測物體的質(zhì)量。稱量時選擇砝碼應(yīng)由大到小，逐個試用，直到最后利用游動砝碼使應(yīng)由大到小，逐個試用，直到最后利用游動砝碼使天平平衡。天平平衡。（2天平的負(fù)載量不得超過其最大稱量值，以免天平的負(fù)載量不得超過其最大稱量值，以免損壞刀口或橫梁；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、為了避免

19、刀口受沖擊而損壞，在取放物體、取放砝碼、調(diào)節(jié)平衡螺母以及不使用天平時，都必取放砝碼、調(diào)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(zhuǎn)制動旋鈕動作要平啟動。天平啟動或制動時，旋轉(zhuǎn)制動旋鈕動作要輕；輕；（4砝碼不能用手直接取拿，只能用鑷子間接挾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(yīng)立即放入砝碼盒中。取。從秤盤上取下后應(yīng)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，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(xué)藥品不得直接放在盤高溫物體以及有腐蝕性的化學(xué)藥品不得直接放在盤內(nèi)稱量；內(nèi)稱量；（6稱量完畢將制動旋鈕左旋轉(zhuǎn)，放下橫梁，保稱量完畢將制動旋鈕左旋轉(zhuǎn)，放下橫梁，保護(hù)刀口。護(hù)刀口。問答思考題問答思考題1.天平的操作規(guī)則中天平的操作規(guī)則中,哪些規(guī)定是哪些規(guī)定是為了保護(hù)刀口為了保護(hù)刀口,哪些規(guī)定是為了保哪些規(guī)定是為了保證測量精度證測量精度?2.如何測定密度比水小的不規(guī)則如何