用天平测质量.docx

实 验 报 告 核科学技术学院 2010 级 学号 PB10214023 姓名 张浩然 日期 2011-4-9 用天平测质量PB10214023 张浩然一、实验题目：用天平测质量 二、实验目的：了解天平的类型及结构特征，掌握用天平精确称量物体质量的基本方法，学会测定物质密度的基本方法，学会消除天平不等臂误差的方法和间接测量的数据处理方法。三、实验器材： 天平及其配套装置、游标卡尺、烧杯、金属圆柱体、温度计、电子天平、比重瓶，铁架台。四、实验原理：1天平的结构和测量原理（1）横梁是“天平的心脏”，天平通过它的杠杆作用实现称量。（2）立柱是“天平的脊梁”，作为支撑横梁的骨架。（3）制动系统是控制天平工作和制止横梁及悬挂系统摆动的装置。（4）悬挂系统包括秤盘、吊耳和内阻尼筒等部件。（5）框罩的作用：保护天平，防止外界气流、热辐射、湿度和灰尘等对称量的影响。（6）读数系统。（7）读数方法：质量=右盘砝码读书+圈码指示盘读数+投影屏上的读数。2 天平的精密称衡方法（1）交换称衡法（复称法）：（2）交替法：3 几种密度的测定方法： （1）卡尺法：对于密度均匀、几何形状简单且规则的物体。用天平测量m，千分尺或卡尺测定体积V，则（测量精度低）（2）流体静力称衡法：几何不规则的物体，空气中质量m，液体中质量m1,液体密度0。则有若在另一液体中质量测得为，则另一液体密度（3）比重瓶法：空比重瓶质量，比重瓶加待测固体总质量，比重瓶加待测固体和加满液体时的总质量为，比重瓶仅盛满液体时质量，液体密度则待测固体密度五、实验设计：1.测量某种金属固体柱的密度：（1）用游标卡尺测量金属圆柱体的直径D和高度H，计算金属圆柱的体积，计算其密度计标准差和不确定度。（卡尺法）（2）用流体静力称衡法测定金属圆柱体的密度，计算实验结果及标准差和不确定度，并与卡尺法比较。2.用比重瓶法测定小块固体的密度，并计算实验结果及标准差和不确定度。六、数据处理：实验数据有：测量次数123456平均值圆柱体高度H/cm3.9904.0083.9943.9963.9923.9903.995圆柱体直径D/cm2.5002.4922.5002.4962.4922.4962.496圆柱体质量m/g162.9119162.9130162.9132162.9127测量次数123平均值水温/17.518.017.75圆柱体在水中的质量m1/g143.5900143.5903143.5895143.58996比重瓶的质量m0/g27.19212加上待测物体的质量m1/g90.85178加满液体的质量 m2/g131.41380仅加满液体的质量m3/g77.21560（一）、卡尺法测物体密度：1. 圆柱体的高度H：平均值:标准差:A类不确定度: 由于测量时使用的是50分度的游标卡尺，所以有对于来说可以忽略 则 B类不确定度 则其展伸不确定度为 置信概率p=0.997其中=4.03 =3取=0.0108cm p=0.9972.圆柱体直径D：平均值:标准差:A类不确定度: 由于测量时使用的是50分度的游标卡尺，所以有对于来说可以忽略 则 B类不确定度 则其展伸不确定度为 置信概率p=0.997其中=4.03 =3取=0.0064cm p=0.9973. 圆柱体在空气中的质量m： 平均值 标准差 A类标准不确定度: 由分析天平的最小刻度为0.1mg，故其估计误差又由其最大允差知，则 B类不确定度为：则其展伸不确定度为： 置信概率p=0.997则有金属块密度：又由 得，=0.048260g可得金属块密度的完整表达式：（二）、流体静力称衡法测金属块密度:1.金属块在空气中的质量取（一）中结果，分析同（一）即 置信概率p=0.9972.金属块在水中的质量：平均值 标准差 A类标准不确定度: 由分析天平的最小刻度为0.1mg，故其估计误差又由其最大允差知，则 B类不确定度为：则其展伸不确定度为： 置信概率p=0.9973.对于水温有：t1=18.0 t2=17.5 平均水温为17.75查出此温度下，水的密度为由于水的密度变化非常小，取可得金属圆柱体的密度： 得出所以金属块密度的完整表达式为： （三）比重瓶法测锌粒的密度：有 又有实验数据，则可得：由于此实验中数据只测一次，故对其进行不确定度分析没有意义。以上即为实验结果的完整表达形式。 七思考与讨论：思考题 2 比较几种测量物体密度的方法，说明各自的适用范围和特点，举例说明根据待测物体的特点选择恰当的测量方法。答：(1) 卡尺法: 由于不能直接测出物体的体积，则只能用在密度均匀、几何形状简单且规则的物体上。利用测出的数值计算出物体的体积，故要求此物体有体积公式。 但是这种测量比较麻烦又不易测准,从而降低了测量精度。(2) 流体静力称衡法: 适用于大块的不溶于液体介质的物体，尤其对于几何形状不规则其体积无法用普通测长量具测定的物体,此方法比较有效。注意待测物体不能跟液体介质发生反应。由于所用的数据除了液体介质的密度外，均由天平测出，而天平的精度很高，故实验的精度较高。(3) 比重瓶法: 可以测定液体、不溶于液体介质的小块固体或粉末颗粒状物体的密度。另外测量液体的密度时，应注意所用的液体介质不能与待测液体相溶。由于水的蒸发，使得各个数据只能测一次，系统误差难以消除，但测量结果比较准确。所以，如果实验的精度要求不是很高，并且所测物体是密度均匀，几何形状简单且规则的体积可测算的