用静力称衡法测量固体的密度

大大学学物物理理实实验验电电子子讲讲稿稿 1 jiu 实验题目 用静力称衡法测量固体的密度 一 实验目的 1 学习物理天平的使用 2 掌握用静力称衡法测量物体密度的原理和方法 3 测量不规则物体的密度 二 实验仪器及材料 物理天平 烧杯 砝码 不规则金属块 不规则蜡块 三 实验原理及测量方法 如果物体的质量为 体积为 V 则其密度为 m V m 1 只要测出物体的质量和体积 V 就可计算出其密度 在本实验中 用m 物理天平测出物体的质量 外形规则的物体 可直接测出体积 代入 1 m 式直接计算 但对形状不规则的物体的体积可用阿基米得定律间接地解决 测量问题 这种测量方法称之为流体静力称衡法 但用流体静力称衡法测定 物体密度的必要条件是 物体浸入液体后 其物理及化学性质不会改变 金属块 用天平分别称量物体在空气中的质量为 在液体中的视质量为 则m 1 m 物体在空气中的重力为 在液体中的视重为g 二者之差即为该物体所mg 1 m 受的浮力 根据阿基米得定律 物体在液体中所受到的浮力等于它排开的液 体的重量 即 F g gv 2 11 mmgmmg 0 上式中 是液体的密度 V 是物体排开的液体的体积 当物体全部浸 没在液体中时 亦即是物体的体积 因此 在实验时 要保证物体全部浸入 液体之中 而且悬挂物体的线要细 实验过程中 水温也要保持恒定 g 是 重力加速度 本实验中液体用水 不同温度下水的密度见教材附录 由 2 式得 V 3 1 mm 这表明 体积的测量变成了质量的测量 这是本实验的主要物理思想 大大学学物物理理实实验验电电子子讲讲稿稿 2 水的密度为已知量 将 3 式代入 1 式得 4 1 mm m 由 4 式可知 在已知的情况下 只要用天平称量出 就可 m 1 m 以计算出物体的密度 蜡块 如果待测物体的密度小于液体的密度 则在被测物体下面栓一金属块 分别 测量金属块在液体中被测物在空气中的视质量 图 2 所示 金属块与被测 1 m 物同时在液体中的视质量为 见图 3 所示 则被测物体在液体中所受的 3 m 浮力为 g 与前面类似 由阿基米得定律 蜡块在液体中所F 21 mm 受的浮力等于它排开的液体的重量 即 从而推出被测物的体积为 F 21 mm Vgg V 如果已经测出被测物的质量 即可计算出密 21 mm m 度 5 21 mm m 四 实验内容及步骤 1 测量金属物体的密度 按照物理天平的操作规则 调整物理天平 并称出物体在空气中的质量 m 称出物体在水中的视质量 1 m 由水的密度表查出室温下水的密度 利用公式 4 计算出物体的密度 将实验数据填入表一 大大学学物物理理实实验验电电子子讲讲稿稿 3 2 测量蜡块的密度 测量蜡块的质量 m 测量金属块在液体中被测物在空气的视质量 1 m 测量金属块与被测物同时在液体中的视质量 由水的密度表查出室温 2 m 下水的密度 利用公式 5 计算出物体的密度 将实验数据填入表二 数据处理 铁块 由 计算并写出 1 mm m 根据公式 求出相对误差 2 1 2 1 1 11 1 mmr mmmmm E 由公式 计算出绝对误差 r E 即 r E 写出测量结果 单位 铁 蜡块 由公式 计算并写出 21 mm m 根据公式 计算出 2 21 2 21 2 21 1 1 1 mmmr mmmmm E 相对误差 由公式 计算出绝对误差 r E 即 r E 写出测量结果 单位 蜡 大大学学物物理理实实验验电电子子讲讲稿稿 4 注 式中 的值均取天平的感量 m 1 m 2 m 表一 天平分度值 g 最大称量 g 水温 C 水的密度 g cm 0 3 m 1 m m 1 m 1 mm m 表二 天平分度值 g 最大称量 g 水 温 C 水的密度 g 03 cm m 1 m 2 m m 1 m 2 m 21 mm m 仪器介绍 构成 横梁 支柱 底盘 托盘及构架 两个主要参量 感量 是指天平平衡时 为使指针偏转一格所需增加或减少的砝码 数 感量越大 天平的灵敏度越高 最大称量 天平允许称量的最大质量 操作规则 调整支柱铅直 调准零点 将天平横梁制动 以免损坏称量物