物體密度的測定

關(guān)于物體密度的測定第1頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)游標卡尺、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定物體的密度。學(xué)習(xí)實驗數(shù)據(jù)的處理方法及用復(fù)稱法消除系統(tǒng)誤差。第2頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗原理】物體的密度是指在某一溫度時物體單位體積所包含的質(zhì)量，即密度ρ：

（1）式中，m是物體的質(zhì)量（g），V是它的體積（），其單位是。對于規(guī)則物體，可以利用測量長度的量具間接測得其體積。但對于不規(guī)則物體則不行。測量不規(guī)則物體體積的最簡單方法是用量筒直接測量，但其測量準確度低。本實驗所采用的靜力稱衡法，使不規(guī)則物體的密度測量有較高的準確度。如果將被測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是所排開的液體的體積，亦即被測物體的體積。由式（1）、（2）、（3）可以得到待測固體的密度：（4）為水的密度，不同溫度下的水的密度見附表。第3頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗儀器】游標卡尺螺旋測微計（千分尺）物理天平比重瓶第4頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【實驗內(nèi)容】測量規(guī)則銅圓柱體的密度（1）用復(fù)稱法測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)稱法測量（又稱交換測量法）。即先將被測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）用游標卡尺測量銅圓柱體的長度l，螺旋測微計測量其直徑，各測量六次。第5頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三用靜力稱衡法測量銅圓柱體的密度稱出物體浸沒在水中的質(zhì)量（若經(jīng)過前面的觀察發(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，開啟天平后銅圓柱體不得露出水面。第6頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三用比重瓶法測量不規(guī)則鉛粒的密度對于不規(guī)則的顆粒狀固體，不可能用流體靜力稱衡法來逐一稱其質(zhì)量。因此，可采用比重瓶法。實驗時，將比重瓶內(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，裝滿蒸餾水的瓶內(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：待測粒狀固體的密度為：第7頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【數(shù)據(jù)處理與分析】1.列表記錄所有測量數(shù)據(jù)和所使用儀器的儀器誤差限，確定各測量值的最佳值與不確定度。2．按照式（1）和（4）分別計算銅圓柱體的密度；根據(jù)不確定度合成公式分別計算，并正確表示測量結(jié)果。3．計算并正確表示鉛粒的密度。第8頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三【注意事項】1．物理天平稱衡時，每次加、減砝碼和移動游碼時必須使天平止動。2．在將鉛粒裝入比重瓶內(nèi)時要特別小心，漏失一粒鉛粒都會使實驗結(jié)果產(chǎn)生很大的差錯。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，左右不能調(diào)換，否則天平將無法進行零點調(diào)節(jié)第9頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三預(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？第10頁，講稿共12頁，2023年5月2日，星期三討論題1．如果物體的密度小于水的密度，或呈小顆粒狀，你能否設(shè)計一種方法測