物體密度的測(cè)定

1、物體密度的測(cè)定 在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了對(duì)材料成分進(jìn)行分析和純度鑒定，需要測(cè)定各種材料的密度。流體靜力稱衡法和比重瓶法是常用的兩種方法。1【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)游標(biāo)卡尺、千分尺和物理天平的正確使用。用流體靜力稱衡法和比重瓶法測(cè)定物體的密度。學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法及用復(fù)稱法消除系統(tǒng)誤差。2【實(shí)驗(yàn)原理】物體的密度是指在某一溫度時(shí)物體單位體積所包含的質(zhì)量，即密度： （1）式中，m是物體的質(zhì)量（g），V是它的體積（），其單位是。對(duì)于規(guī)則物體，可以利用測(cè)量長(zhǎng)度的量具間接測(cè)得其體積。但對(duì)于不規(guī)則物體則不行。測(cè)量不規(guī)則物體體積的最簡(jiǎn)單方法是用量筒直接測(cè)量，但其測(cè)量準(zhǔn)確度低。本實(shí)驗(yàn)所采用的靜力稱衡法，使不規(guī)則物體的

2、密度測(cè)量有較高的準(zhǔn)確度。如果將被測(cè)物體分別在空氣中和水中稱衡，得到其稱量值為m和則物體在水中所受到的浮力為： （2）根據(jù)阿基米德原理，浸在液體中的物體要受到向上的浮力，浮力的大小等于所排開(kāi)液體的質(zhì)量和重力加速度g 的乘積。因此： （3）是液體的密度，V是所排開(kāi)的液體的體積，亦即被測(cè)物體的體積。由式（1）、（2）、（3）可以得到待測(cè)固體的密度： （4）為水的密度，不同溫度下的水的密度見(jiàn)附表。3【實(shí)驗(yàn)儀器】游標(biāo)卡尺 螺旋測(cè)微計(jì)（千分尺） 物理天平比重瓶 4【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】測(cè)量規(guī)則銅圓柱體的密度 （1）用復(fù)稱法測(cè)量銅圓柱體在空氣中的質(zhì)量 為觀察與消除可能存在的不等臂誤差，常用的方法是 用復(fù)稱法測(cè)量（又稱

3、交換測(cè)量法）。即先將被測(cè)物體放在天平的左盤，砝碼放在右盤，稱得質(zhì)量為，然后將被測(cè)物體放在右盤，砝碼放在左盤。稱得質(zhì)量為，觀察兩者差別如何？依此判斷天平的不等臂誤差的情況。然后以其幾何平均值的方法算出物體質(zhì)量m，消除天平的不等臂誤差的影響。（2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量銅圓柱體的長(zhǎng)度l，螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量其直徑，各測(cè)量六次。5用靜力稱衡法測(cè)量銅圓柱體的密度 稱出物體浸沒(méi)在水中的質(zhì)量（若經(jīng)過(guò)前面的觀察發(fā)現(xiàn)物理天平的不等臂誤差較大，也可以用復(fù)稱法測(cè)量。一般可以不用復(fù)稱）。 將盛水的燒杯置于物理天平的托盤上，并使銅圓柱體浸沒(méi)于水中。注意勿使銅圓柱體接觸燒杯，銅圓柱體的表面不得附著氣泡，開(kāi)啟天平后銅圓柱體不得露出水面

4、。6用比重瓶法測(cè)量不規(guī)則鉛粒的密度 對(duì)于不規(guī)則的顆粒狀固體，不可能用流體靜力稱衡法來(lái)逐一稱其質(zhì)量。因此，可采用比重瓶法。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將比重瓶?jī)?nèi)盛滿蒸餾水，用天平稱出瓶和水的質(zhì)量為 ，稱其粒狀固體的質(zhì)量為 ，裝滿蒸餾水的瓶?jī)?nèi)放入粒狀固體溢出水后的總質(zhì)量為 ， 則放入粒狀固體后從比重瓶中排出水的質(zhì)量為： ， 固體的體積等于排出水的體積： 待測(cè)粒狀固體的密度為： 7【數(shù)據(jù)處理與分析】1.列表記錄所有測(cè)量數(shù)據(jù)和所使用儀器的儀 器誤差限，確定各測(cè)量值的最佳值與不確定度。2按照式（1）和（4）分別計(jì)算銅圓柱體的密度 ；根據(jù)不確定度合成公式分別計(jì)算 ，并正確表示測(cè)量結(jié)果。3計(jì)算并正確表示鉛粒的密度 。8【注意事項(xiàng)】1物理天平稱衡時(shí)，每次加、減砝碼和移動(dòng)游碼時(shí)必須使天平止動(dòng)。2在將鉛粒裝入比重瓶?jī)?nèi)時(shí)要特別小心，漏失一粒鉛粒都會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的差錯(cuò)。因此可以將比重瓶放在紙上，這樣掉在瓶外的鉛粒不易滾失。3物理天平上的掛鉤、架子和托盤均有編號(hào)，左右不能調(diào)換，否則天平將無(wú)法進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié) 9預(yù)習(xí)思考題1物理天平的正確使用可以歸納為哪四句話？如何消除天平的不等臂誤差？2天平的感量的物理意義是什么？10討論題1如果物體的密