固体和液的密度测定.doc

实验四 固体和液体的密度测定 实验目的 1．熟练掌握物理天平的构造原理及调整和使用方法。 2．掌握测定固体和液体密度的两种方法（静力称衡法和比重瓶法）。 实验仪器 天平，待测物体，线绳，烧杯，水，比重瓶。 实验原理 若一个物体的质量为m，体积为V，则其密度为 （4－1） 可见，通过测定m和V可求出ρ，m可用物理天平称量，而物体体积则可根据实际情况，采用不同的测量方法。对于形状不规则的物体，或小粒状固体，液体可用下述两种方法测量其体积，从而计算出它的密度。 用液体静力“称量法”测量固体的密度 （1）能沉于水中的固体密度的测定 所谓液体静力“称量法”，即先用天平称被测物体在空气中质量m1，然后将物体浸入水中，称出其在水中的质量m2，如图4－1所示，则物体在水中受到的浮力为 F＝ (m1m2)g （4－2） 根据阿基米德原理，浸没在液体中的物体所受浮力的大小等于物体所排开液体的重量。因此，可以推出 F＝0Vg （4－3） 其中ρ0为液体的密度（本实验中采用的液体为水）；V是排开液体的体积亦即物体的体积。联立（4－2）和（4－3）式可以得 （4－4） 由此得 （4－5） （2）浮于液体中固体的密度测定 待测物体的密度比液体小时，可采用加“助沉物”的办法，如图4－2所示，“助沉物”在液体中而待测物在空气中，称量时砝码质量为m1。待测物体和“助沉物”都浸入液体中称量时如图4－3所示，砝码质量为m2，因此物体所受浮力为(m1－m2)g。若物体在空气中称量时的砝码质量为m，物体密度为 （4－6） 比重瓶法 （1）液体密度的测量 对液体密度的测定可用流体静力“称量法”，也可用“比重瓶法”。在一定温度的条件下，比重瓶的容积是一定的。如将液体注入比重瓶中，将毛玻璃塞由上而下自由塞上，多余的液体将从毛玻璃塞的中心毛细管中溢出，瓶中液体的体积将保持一定。 比重瓶的体积可通过注入蒸馏水，由天平称其质量算出，称量得空比重瓶的质量为m1,充满蒸馏水时的质量为m2，则m2＝m1V，因此，可以推出 V＝(mm1)／ρ 　　　 （4－7） 如果再将待测密度为ρ’的液体（如酒精）注入比重瓶，再称量得出被测液体和比重瓶的质量为m3，则ρ’＝(m3m1)/V。将公式（7）代入此公式得 　　　 （4－8） （2）粒状固体密度的测定 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，比重瓶内盛满蒸馏水，用天平称出瓶和水的质量m1，称出粒状固体的质量为m2，称出在装满水的瓶内投入粒状固体后的总质量为m3，则被测粒状固体将排出比重瓶内水的质量是m＝m1m2－m3，而排出水的体积就是质量为m2的粒状固体的体积，所以待测粒状固体的密度为 　　　 （4－9） 当然，所测粒状固体不能溶于水，其大小应保证能投入比重瓶内。 实验内容 1．调试物理天平：调节水平；调节零点；练习使用方法。 2．用流体静力“称量法”测物体的密度。 （1）测金属块的密度 1）用细线拴住金属块，置于天平的左面挂钩上测出其在空气中的质量m1； 2）将金属块浸没在水中，称其质量m2； 3）记录实验室内水的温度。 （2）测塑料块的密度 1）测量塑料块在空气中的质量m； 2）用细线在塑料块的下面悬挂一个“助沉物”，测量塑料块在空气中而“助沉物”在液体中的质量m1； 3）将塑料块和“助沉物”一起浸入水中，测量质量m2。 3．采用比重瓶测定物体的密度 （1）测定物体的密度 1）采用天平称量比重瓶没有装入东西时的质量m1； 2）采用吸管将蒸馏水充满比重瓶，称其质量m2； 3）倒出比重瓶中的蒸馏水、烘干，然后再将被测液体注入比重瓶，称量比重瓶和液体的质量m3。 （2）测定粒状固体物质的密度 1）将纯水注满比重瓶后盖上塞子，擦去溢出的水，再用天平称出瓶和水的总质量m1； 2）采用天平称量固体颗粒铅的质量m2； 3）将颗粒铅投入比重瓶内，擦去溢出的水，称出瓶、水和颗粒铅的总质量m3。 数据处理 1．用流体静力“称量法”测物体密度 （1）自拟表格记录测量金属块的有关数据。并计算其密度和误差，将结果用标准式表示。 （