固体和液体密度的测定

广东第二师范学院学生实验报告院〔系〕名称物理与信息工程系班别15电子班姓名许柳飞专业名称电子信息工程学号实验课程名称普通物理实验实验工程名称固体和液体密度的测定实验时间2023年4月6日实验地点物理实验室实验成绩指导老师签名内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳〔数据、图表、计算等〕、实验结果与分析、实验心得【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〕。【实验使用仪器与材料】：物理天平，待测物体，线绳，烧杯，水，比重瓶，温度计，砝码，待测液〔盐水〕。【实验原理】：实验原理假设一个物体的质量为m，体积为V，那么其密度为图4－1〔图4－1可见，通过测定m和V可求出ρ，m可用物理天平称量，而物体体积那么可根据实际情况，采用不同的测量方法。对于形状不规那么的物体，或固体小颗粒，液体可用下述两种方法测量其体积，从而计算出它的密度。用流体静力称衡法测量固体的密度〔1〕能沉于水中的固体密度的测定所谓流体静力称衡法，即先用天平称被测物体在空气中质量m1，然后将物体浸入蒸馏水中，称出其在水中的质量m2，如图4－1所示，那么物体在水中受到的浮力为F＝(m1－m2)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＝ρ0Vg〔4－3〕图4－2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图4－2〔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〞的方法，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。假设物体在空气中称量时的砝码质量为m，物体密度为图4－3〔图4－3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衡法，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，那么m2＝m1＋ρV，因此，可以推出V＝(m2－m1)／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，那么ρ’＝(m3－m1)/V。将公式〔7〕代入此公式得〔4－8〕【实验步骤】：1．调试物理天平：调节水平；调节零点；练习使用方法。2．用流体静力称衡法测固体和液体的密度。〔1〕测固体的密度1〕用细尼龙线拴住金属块，置于天平的左面挂钩上测出其在空气中的质量m；2〕用尼龙绳将擦干净的待测固体吊在天平横梁左侧的挂钩上，然后浸没在盛有蒸馏水的烧杯中，记下砝码值m1；3〕记录实验室内蒸馏水的温度，从附表中查出在该温度下水的密度ρ0。计算待测固体的密度及其平均绝对偏差。〔2〕测液体的密度1〕用另一烧杯盛入待测液体，放在天平的平台上，调节平台高度，将质量为m的待测固体〔要拭檫干净〕完全浸入液体中，称得其视重为m2g。2〕算出待测液体的密度及其平均绝对偏差。3．采用比重瓶测定液体的密度 〔1〕测定液体的密度1〕采用天平称量比重瓶没有装入液体时的质量m1；2〕采用移液管将待测液体注入比重瓶中，用吸水管擦干瓶外部的液体，然后称其质量m2；3〕倒出比重瓶中的待测液，用蒸馏水冲洗几次比重瓶之后，然后再将蒸馏水注入比重瓶，将比重瓶外部擦干净后，称量比重瓶和液体的质量m3。4〕测出待测液温度和蒸馏水温度，二者温度应保持一致，计算出液体在所测温度下的密度。【实验整理数据与归纳】：流体静力称衡法测固体的密度m1m2m381.1g80.2g81.5g实验室内蒸馏水的温度为

26℃m=m1ρ=ρρρ∆x=流体静力称衡法测液体的密度：m1m2m381.0g80.1g81.3gmρρρρ∆x=比重瓶法测液体的密度：m(g)m1m2m3次数〔n〕137.2139140.9237.5139.5140.2337.8139.1140.7待测液温度和蒸馏水温度均为26℃mmmρρρρ∆x=【实验结果与分析】：本实验的实验误差偏小，主要是偶然误差，其次是系统误差。【实验心得】：〔1〕天平的负载量不得超过其最大称量值，以免损坏刀口或横梁；〔2〕为了防止刀口受冲击而损坏，在取放物体、取放砝码、调节平衡螺母以及不使用天平时，都必须使天平制动。只有在判断天平是否平衡时才将天平启动。天平启动或制动时，旋转制动旋钮动作