物质的密度测量

1、大 学 物 理 实 验 物质的密度测量蒋学芳 原林西安工程大学物理实验教学中心【实验目的】 1.学习物理天平的使用方法。 2.学会用流体静力称衡法和比重瓶法测定固体或液体的密度。 3.学习游标卡尺和螺旋测微计的读数方法。大 学 物 理 实 验【实验原理】大 学 物 理 实 验 若一个物体的质量为m，体积为V，则其密度为 可见，通过测定m和V可求出。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。形状规则的固体通过计算可得，对于形状不规则的固体或液体可用下述方法测量其体积，从而计算出它的密度。mV一、测定固体的密度1.流体静力称衡法一（待测固体的密度大于水的密度） 若待测物体

2、的质量为m，水中视质量为m1（将物体全大 学 物 理 实 验部浸没入水中称得的表观质量），根据阿基米德浮力原理，物体受到的浮力等于物体完全浸没于水中所减轻的重量，即01Vgmgm g式中0为水的密度，V为物体排开水的体积，也就是待测物体的体积，由此可得10mmV待测物体的密度为：01mmVmm大 学 物 理 实 验2.流体静力称衡法二（待测固体的密度小于水的密度） 若待测物体的质量为m，由于其密度小于水的密度，所以须加助沉物（助沉物的密度大于水的密度）才能使待测物浸入水中。若助沉物浸入水中，而待测物在液面之上，称得的水中视质量为m2，待测物和助沉物一起浸入水中，称得的水中视质量为m3，则待测物

3、体的密度为023mmm二、测定液体的密度 比重瓶，它在一的温度下有一定的容积，将液体注入瓶中，多余的液体可由塞中的毛细管溢出。比重瓶法大 学 物 理 实 验 若比重瓶空瓶的质量为m，装满待测液体后，其质量为m1，然后将待测液体倒出，装满水后其质量为m2，则比重瓶的容积可表示为12120mmmmVV因为V1V2，所以待测液体的密度为102mmmm大 学 物 理 实 验【实验仪器】一、物理天平 B2DACB1F1F2GSP1P2QL1L2物理天平1.构造 物理天平的构造如图所示，在横梁上装有三角刀口A、F1、F2，主刀口A置于支柱顶端的玛瑙刀口垫上，作为横梁的支点。两边刀口各有秤盘P1、P2，整个

4、天平横梁是一个等臂杠杆，横梁中央固定一个指针C，当横梁摆动时，指针尖端就在支柱下大 学 物 理 实 验方的标尺S前摆动，用以指示横梁的平衡度；制动旋钮Q可使横梁上升或下降，当横梁下降时，制动架就会把它托住，以免刀口磨损。横梁两端各有一平衡螺母B1、B2，用于空载调节平衡。横梁上装有游动砝码D，用于1g以下的称量 。支柱左边的托板G可以托住不被称量的物体（如不被称量的盛水的烧杯）。底座上装有水准仪，其水平度由两个可上下调节的螺丝钉L1、L2来实现。 2.使用方法水平调节：调节底座上的两个螺丝钉L1、L2 ，使水准仪的气泡位于圆圈线的中央位置； 零点调节：天平空载时，将游动砝码D拨到左端点，与0刻

5、度线对齐。两端秤盘悬挂在刀口上，旋转制动旋钮Q，启动天平，观察天平是否平衡。指针在刻度尺S上来回摆动，左右摆幅近似相等时，便可认为天平达到了平衡。如果不平大 学 物 理 实 验衡，反时针方向旋转制动旋钮Q，使天平制动，调节横梁两端的平衡螺母B1、B2，再用前面的方法判断天平是否处于平衡状态，直至达到空载平衡为止； 称量：把待测物体放在左盘中央，估计其质量，从大到小依次将砝码放入右盘中央，轻轻旋转制动旋钮使天平启动，观察天平是否平衡，如不平衡，制动横梁后，判断应该加、减砝码或移动游码，直至横梁平衡。记下砝码和游码的读数，根据“左边右边游码”，算出待测物的质量m。3.注意事项：测量中应使用镊子夹砝

6、码，调游码； 使用完毕，将天平制动，游码调到“0”位置，吊耳从刀口取下。大 学 物 理 实 验二、游标卡尺1.分度值：一般情况下，当下量爪合拢时，副尺上的“0”刻线与主尺上的“0”刻线对齐，游标上的m个分格将主尺的m-1个分格分成m分度游标尺。设主尺上每一个分格长度为x，则游标上每一个分格长度为(m-1)/m*x，两者之差x/m为游标尺的分度值。 游标卡尺游标卡尺1-1-主尺主尺;2-;2-游标游标;3,4-;3,4-外径卡口外径卡口;5,6 ;5,6 内径卡内径卡口口;7-;7-尾尺尾尺;8-;8-游标锁紧螺钉游标锁紧螺钉;9-;9-拇指推触点拇指推触点大 学 物 理 实 验2.读数方法a)

7、零误差校正：将游标卡尺两卡口闭合时，一般情况下游标“0”刻线应与主尺“0”刻线对齐，如未对齐则存在零误差。如游标尺“0”刻线在主尺“0”刻线左边，读做负的零值，零值大小为1mm-游标读数；游标尺“0”刻线在主尺“0”刻线右边，读做正的零值，零值大小为游标读数。 b)读数：先读出游标零刻度线前主尺上的整刻度值，再观察游标上第几格的刻度与主尺刻度对齐，将格数乘以游标卡尺分度值（游标上已标出），将两部分数值相加即为所测值。 大 学 物 理 实 验三、千分尺螺旋测微计螺旋测微计( (千分尺千分尺) )1-1-弓形尺架弓形尺架;2-;2-砧台砧台;3-;3-待测物件待测物件;4-;4-测量面；测量面；5

8、-5-螺螺杆杆;6-;6-锁定装置锁定装置;7-;7-固定套管固定套管;8-;8-微分筒微分筒;9-;9-限压棘轮限压棘轮1.分度值：将作为螺母的微分筒沿周边分为n格，螺杆的螺距为h，当微分筒相对转动1/n周，即1个分格时，螺杆相对旋进 的距离，称为测微螺旋的分度值或准确度。我们使用的螺旋测微计的分度量为0.01mm，再加上估读的一位，应能读到毫米的千分位。 nhl/大 学 物 理 实 验2.读数方法a)零误差校正：卡口二测量面密合时，微分筒读数零刻线如果没有对正主尺零线，就要进行零点误差校正（补齐或扣除零读数）。当微分筒零值在主尺零刻线下时，零值符号记为正，零值大小正常读数（向上读）；当微分

9、筒零值在主尺零刻线上时，零值符号记为负，零值大小反向读数；最后测量的实际数据为读数减去此零值（在表格中记录数据仍然为读数）。 b)读数：注意观察微分筒前主尺的半毫米线是否露出。如果未露出，测量读数应该是主尺上整毫米刻度加上微分筒的整刻度，再加上1/10mm的估读数字。如果半毫米线已露出，测量读数应再加上0.5mm。大 学 物 理 实 验四、烧杯、锥形瓶、比重瓶、圆柱体、螺丝、小毛巾、肥皂盒、待测液体、纯净水等。【实验内容】 一、调节物理天平至工作状态。 二、测量铜圆柱体的密度1.利用天平的复称法，先“左物右码”测得圆柱体的质量为m1，后“左码右物”测得其质量为m2 ，则物体质量为12mm m。2.用游标卡尺测量圆柱体的上、中、下直径，求平均值d。3.用千分尺测量圆柱体的高三次，求平均值h。4.计算密度24md h大 学 物 理 实 验三、用流体静力称衡法测量螺丝的密度1.用天平称量螺丝的质量m， 2. 烧杯中倒入水，放在天平的托盘上，将螺丝挂在吊耳上，同时浸没于水中，称出螺丝在水中的视质量m1，利用公式计算螺丝的密度。四、比重瓶法测定盐水的密度1.用天平称量比重瓶空瓶的质量m， 2.将待测盐水装满比重瓶，称其质量m1， 3.将盐