实验一-基本长度测量密度测定实验

实验一：流体静力称衡法测定固体密度的测量密度是物质的基本属性之一，每种物质具有确定的密度。密度与物质的纯度有关，工业上常通过对物质密度的测定来做成份分析和纯度鉴定。【实验目的】1.掌握游标卡尺、千分尺的读数原理。2.了解物理天平的构造，掌握物理天平的调节与使用方法。3.学会用游标卡尺、千分尺测量规则固体物体的密度。4.学会用流体静力称衡法测量固体的密度。5.理解不确定度及有效数字基本概念，用不确定度正确表示测量结果。【实验器材】游标卡尺、千分尺、物理天平、玻璃烧杯、细线、铝块、铜圆柱、铜圆管、钢球。【实验原理】一、用游标卡尺、千分尺测量规则固体物体的密度若物体的质量为、体积为，密度为，则根据密度定义有（4-1-1）可见只要测量了物体的质量和体积，就可确定其密度。物体的质量可由天平测出，当待测物体是规则的铜圆柱体时，可分别测出直径和高度，则体积为。因此，该铜圆柱体的密度为（4-1-2）当待测物体是一圆管时，设其外径为，内径为，高度为，质量为，则其密度公式为（4-1-3）当待测物体是小球时，设小球直径为，则小球密度公式为（4-1-4）二、用流体静力称衡法测量固体物体的密度根据阿基米德定律：浸没在液体中的物体要受到向上的浮力，浮力大小等于它排开的同体积液体的重量。如果忽略空气的浮力，物体在空气中的重量(为物体的质量)，全部浸入水中的重量（为物体在水中的表观质量），则物体在水中所受的浮力为，应等于同体积水的重量，由此可得物体的体积，所以，该物体的密度为（4-1-5）【实验内容】一、测量铜圆柱体的密度1．用千分尺测圆柱体的直径，在上、中、下各部分测量三次，将测量数据填入表4-1-1中，求出其平均值和不确定度。2．用游标卡尺测圆柱体高度，在不同方位测量5次，将测量数据填入表4-1-2中，求出其平均值和不确定度。3．正确使用物理天平，称出圆柱体的质量。4．用式（4-1-2）算出铜圆柱体的密度。5．求出密度的不确定度和相对不确定度。6．正确表达测量结果。表4-1-1测量铜圆柱体直径数据记录表直径/cm上端中端下端表4-1-2测量铜圆柱体高度数据记录表高度/cm调至中央，保证天平立柱铅直。有些天平是采用铅垂线和底柱准尖对齐来调节水平的。零点调节天平空载，先用镊子把游码:拨到刻度零位处，轻轻顺时针旋转制动旋钮，支起横梁，观察指针的摆动情况，当指针指在标尺中线或在其左右作小幅度等幅摆动时，天平即达到平衡。如不平衡，逆时针转动制动旋钮，落下横梁，调节两端的平衡螺母，再观察，直至天平达到平衡。使用物理天平之前要认真了解物理天平的构造和使用注意事项．物理天平的正确使用可以概括为4句话：（1）调水平；（2）调零点（注意游码一定要放在零刻度线位置）3）左称物；（4）常止动．（即加减砝码或物体）、移动游码、或调节平衡螺母都要关闭天平。4、数据处理：1）、用千分尺侧小钢球直径根据测量原始数据，得小钢球直径测量值，数据如下表：测量次数12345679.5159.5149.5189.5169.5159.5139.517的测量值为：A类不确定度为：B类不确定度为：总的不确定度钢球直径测量结果：2）、用游标卡尺测量空心圆柱体的体积根据测量原始数据记录，整理数据如下表：测量次数外直径（mm）内直径（mm）高（mm）110.966.5880.28211.006.6080.30311.026.5880.26410.986.5680.28510.986.5880.28610.966.5680.26平均D的A类不确定度为：同理：D的总的不确定度为：同理：空心圆柱体的体积为：的不确定度根据：有：；；空心圆柱体的体积测量结果：注：实验室条件：1、温度：25.0℃；2、大气压强：759mmHg；3、湿度：65%【思考题】1．为什么圆柱体的