物体密度的测定.ppt

物体密度的测定 在生产和科学实验中，为了对材料成分进行分析和纯度鉴定，需要测定各种材料的密度。流体静力称衡法和比重瓶法是常用的两种方法。 【实验目的】 学习游标卡尺、千分尺和物理天平的正确使用。 用流体静力称衡法和比重瓶法测定物体的密度。 学习实验数据的处理方法及用复称法消除系统误差。 【实验原理】 物体的密度是指在某一温度时物体单位体积所包含的质量，即密度ρ： （1） 式中，m是物体的质量（g），V是它的体积（），其单位是。对于规则物体，可以利用测量长度的量具间接测得其体积。但对于不规则物体则不行。测量不规则物体体积的最简单方法是用量筒直接测量，但其测量准确度低。本实验所采用的静力称衡法，使不规则物体的密度测量有较高的准确度。 如果将被测物体分别在空气中和水中称衡，得到其称量值为m和则物体在水中所受到的浮力为： （2） 根据阿基米德原理，浸在液体中的物体要受到向上的浮力，浮力的大小等于所排开液体的质量和重力加速度g 的乘积。因此： （3） 是液体的密度，V是所排开的液体的体积，亦即被测物体的体积。由式（1）、（2）、（3）可以得到待测固体的密度： （4） 为水的密度，不同温度下的水的密度见附表。 【实验仪器】 游标卡尺 螺旋测微计（千分尺） 物理天平 比重瓶 【实验内容】 测量规则铜圆柱体的密度 （1）用复称法测量铜圆柱体在空气中的质量 为观察与消除可能存在的不等臂误差，常用的方法是 用复称法测量（又称交换测量法）。即先将被测物体放在天平的左盘，砝码放在右盘，称得质量为，然后将被测物体放在右盘，砝码放在左盘。称得质量为，观察两者差别如何？依此判断天平的不等臂误差的情况。然后以其几何平均值的方法算出物体质量m，消除天平的不等臂误差的影响。 （2）用游标卡尺测量铜圆柱体的长度l，螺旋测微计测量其直径，各测量六次。 用静力称衡法测量铜圆柱体的密度 称出物体浸没在水中的质量（若经过前面的观察发现物理天平的不等臂误差较大，也可以用复称法测量。一般可以不用复称）。 将盛水的烧杯置于物理天平的托盘上，并使铜圆柱体浸没于水中。注意勿使铜圆柱体接触烧杯，铜圆柱体的表面不得附着气泡，开启天平后铜圆柱体不得露出水面。 用比重瓶法测量不规则铅粒的密度 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。实验时，将比重瓶内盛满蒸馏水，用天平称出瓶和水的质量为 ，称其粒状固体的质量为 ，装满蒸馏水的瓶内放入粒状固体溢出水后的总质量为 ， 则放入粒状固体后从比重瓶中排出水的质量为： ， 固体的体积等于排出水的体积： 待测粒状固体的密度为： 【数据处理与分析】 1.列表记录所有测量数据和所使用仪器的仪 器误差限，确定各测量值的最佳值与不确定度。 2．按照式（1）和（4）分别计算铜圆柱体的密度 ；根据不确定度合成公式分别计算 ，并正确表示测量结果。 3．计算并正确表示铅粒的密度 。 【注意事项】 1．物理天平称衡时，每次加、减砝码和移动游码时必须使天平止动。 2．在将铅粒装入比重瓶内时要特别小心，漏失一粒铅粒都会使实验结果产生很大的差错。因此可以将比重瓶放在纸上，这样掉在瓶外的铅粒不易滚失。 3．物理天平上的挂钩、架子和托盘均有编号，左右不能调换，否则天平将无法进行零点调节 预习思考题 1．物理天平的正确使用可以归纳为哪四句话？如何消除天平的不等臂误差？ 2．天平的感量的物理意义是什么？ 讨论题 1．如果物体的密度小于水的密度，或呈小颗粒状，你能否设计一种方法测量其密度？ 2．若被测物体浸入水中时表面附有气泡，则实验结果所得的密度值是偏大还是偏小？为什么？ * * *