物理实验密度测量省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

密 度 测 量试验二第1页前 言 单位体积物质所含有质量称为该物体密度。假如该物体质量为m和体积为V，则其密度为 物质密度与物体所含物质成份相关，惯用密度来作为原料成份分析和液体浓度测定。第2页实验目 掌握物理天平使用掌握不规则固体密度测量掌握液体密度测量第3页物理天平比重瓶（50ml100ml)烧杯 (100ml200ml)待测金属块、石蜡。待测液体待测颗粒状固体试验仪器第4页试验仪器实物图 A横梁；B刀口；C立柱；D刀承；E吊耳；F秤盘；G制动旋钮；H止动架；I铅锤；J底脚螺丝；K调平螺丝；L指针；M标尺；N游码ABCDEFGHIJKLMN第5页试验仪器结构示意图 A横梁；B刀口；C立柱；D刀承；E吊耳；F秤盘；G止动旋钮；H止动架；I铅锤；J底脚螺丝；K调平螺丝；L指针；M标尺；N游码第6页 物理天平结构及主要性能指标物理天平结构及主要性能指标如上页图所表示，在横梁上装有三角刀口B、D1、D2，中间刀口B置于支柱顶端玛瑙刀口垫上，作为横梁A支点。两边刀口各有秤盘F1、F2，开启止动旋钮G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K1、K2，用于空载调整平衡。平衡时指针L应指向标尺M中心10刻线位置。横梁上装有游动砝码N，用于1g以下称量。物理天平规格由最大称量值和感量（或灵敏度）来表示。最大称量值是天平允许称量最大质量。感量就是天平指针从标牌上零点平衡位置转过一格，天平两盘上质量差，灵敏度是感量倒数，感量越小灵敏度就越高。第7页 固体密度测量固体密度测量 试验原理固体密度测量 本试验采取本试验采取 流体静力称衡法流体静力称衡法 测量不规则物体密度测量不规则物体密度流流体静力称衡法体静力称衡法 可将不易测量物理量体积转化为可准确测得可将不易测量物理量体积转化为可准确测得物理量质量物理量质量m 天平测量质量天平测量质量V 1规则物体体积规则物体体积 2不规则物体体积不规则物体体积第8页 流体静力称衡法流体静力称衡法测量固体块密度测量固体块密度 对几何形状不规则物体，只有利用阿基米德原理，对几何形状不规则物体，只有利用阿基米德原理，先测量物体在空气中质量，再将物体浸没在密度为先测量物体在空气中质量，再将物体浸没在密度为 某液体中，该物体所受到浮力某液体中，该物体所受到浮力F F等于所排开液体重量，等于所排开液体重量，即即(如测量金属块密度如测量金属块密度)第9页则物体密度可由下式确定则物体密度可由下式确定m 固体在空气中称衡质量固体在空气中称衡质量m1 固体浸没在水中称衡质量固体浸没在水中称衡质量第10页（如（如测测量石蜡密度）量石蜡密度）m 蜡块在空气中称衡质量；蜡块在空气中称衡质量；m2 蜡蜡块块和重物完全浸没在水中称衡和重物完全浸没在水中称衡质质量；量；m3 蜡蜡块块在空气中，重物在水中称衡在空气中，重物在水中称衡质质量。量。第11页比重瓶法测量固体小颗粒密度比重瓶法测量固体小颗粒密度 用比重瓶测量不溶于液体小块固体（大小要能放入瓶内）密度 时,可依次称出待测固体在空气中质量m1，比重瓶装满水质量m2,以及在装满水比重瓶内投入小块固体后总质量m3，显然 考虑到 所以 为投入瓶内小固体总体积 为水密度第12页流体静力称衡法流体静力称衡法 试验原理液体密度测量 依据此法在固体密度测量中应用，假如把物体浸入依据此法在固体密度测量中应用，假如把物体浸入在另一待测液体中，秤衡质量为在另一待测液体中，秤衡质量为 ，则刻液体密度为，则刻液体密度为m 固体在空气中称衡质量m1 固体浸没在水中称衡质量 固体浸入在另一待测液体中秤衡质量第13页 比重瓶法测液体密度比重瓶法测液体密度 设空比重瓶质量为设空比重瓶质量为 ，充满密度为，充满密度为 被测液体质量被测液体质量为为 ，充满同温度已知密度液体质量为，充满同温度已知密度液体质量为 ，则被测液体，则被测液体密度为密度为比重瓶比重瓶m1空比重瓶质量m2比重瓶充满被测液体质量m3比重瓶充满已知密度液体质量第14页试验步骤天平调整天平调整 1 天平水平调整 2 天平零点调整测不规则固体密度测不规则固体密度 （1 1）用流体静力称衡法测量固体密度）用流体静力称衡法测量固体密度 1 用天平称量物体在空气中质量m 2 用天平称量物体在液体中质量m1 3 统计室内温度，有附表查出对应温度下水密度 4 计算出待测固体密度并估算出不确定度，写出测量结果。（2 2）用流体静力称衡法测量石蜡密度）用流体静力称衡法测量石蜡密度 1 测量蜡块在空气中称衡质量m；2 测量蜡块和重物完全浸没在水中称衡质量m2；3 测量蜡块在空气中，重物在水中称衡质量m3。4 计算出待测石蜡密度并估算出不确定度，写出测量结果。第15页（3 3）比重瓶法测量固体小颗粒密度）比重瓶法测量固体小颗粒密度 1 用天平称出待测固体在空气中质量m1；2 用天平称出比重瓶装满水质量m2；3 用天平称出在装满水比重瓶内投入小块固体后总质量m3；4 计算出待测小颗粒固体密度并估算出不确定度，写出测量结果。测量液体密度测量液体密度 （1 1）用流体静力称衡法测量液体密度）用流体静力称衡法测量液体密度 1 用天平测量固体在空气中质量m1；2 用天平测量固体浸没在水中称衡质量m2；3 用天平测量固体浸入在另一待测液体中秤衡质量m3；4 计算出待测液体密度并估算出不确定度，写出测量结果。（2 2）比重瓶法测量液体密度）比重瓶法测量液体密度 1 用天平测量空比重瓶质量m1；2 用天平测量比重瓶充满被测液体质量m2；3 用天平测量比重瓶充满已知密度液体质量m3；4 计算出待测液体密度并估算出不确定度，写出测量结果。m m第16页观察天平型号、最大称量、最小分度值、仪器误差，并填入表格。仪器名称型号量程分度值仪器误差试验数据处理第17页测不规则固体密度测不规则固体密度 （1）用流体静力称衡法测量固体密度室温水密度待测物体在空气中质量m(g)待测物体在水中对应砝码质量m1(g)测量结果：第18页（2 2）用流体静力称衡法测量石蜡密度）用流体静力称衡法测量石蜡密度室温水密度测量蜡块在空气中称衡质量m测量蜡块和重物完全浸没在水中称衡质量m2测量蜡块在空气中，重物在水中称衡质量m3测量结果：第19页（3 3）比重瓶法测量固体小颗粒密度）比重瓶法测量固体小颗粒密度 室温水密度待测钢珠在空气中质量m1比重瓶装满水质量m2在装满水比重瓶内投入小块固体后总质量m3测量结果：第20页测量液体密度测量液体密度（1 1）用流体静力称衡法测量液体密度）用流体静力称衡法测量液体密度 室温水密度金属块在空气中质量m (g)金属块浸没在水中称衡质量m1(g)金属块浸入在待测液体中秤衡质量m,；(g)测量结果：第21页(2)(2)比重瓶法测量液体密度比重瓶法测量液体密度室温水密度空比重瓶质量m1 (g)比重瓶装满水质量m2(g)比重瓶装满待测液体质量m3(g)测量结果：第22页 在前面用各种方法对密度测量中，对质量测量都是单在前面用各种方法对密度测量中，对质量测量都是单次测量，所以只考虑次测量，所以只考虑B类不确定度。类不确定度。n单次测量量单次测量量m固体固体、m蜡蜡、m1、m2、m3 等不确定度为：等不确定度为：n水密度水密度t不确定度分析：不确定度分析：水温测量结果：水温测量结果：水密度查表：水密度查表：水密度测量结果水密度测量结果 水温改变水温改变：最大为：最大为1C 左右左右第23页01020300.00.9998670.9997270.9982290.9956720.5 899 681 124 5201.0 926 632 017 3661.5 949 5800.997907 2102.0 968 524 795 0512.5 982 465 6800.9948913.0 992 404 568 7283.5 998 339 443 5644.01.000000 271 321 3974.50.999998 200 196 2635.0 992 126 069 0585.5 982 0490.9969400.9938856.0 9680.998969 808 7116.5 951 886 674 5347.0 929 800 538 3567.5 904 712 399 1758.0 876 621 2580.9929938.5 844 527 015 8089.0 808 4300.995969 6229.5 769 331 822 43410.0 727 229 672 244第24页物理天平操作步骤：物理天平操作步骤：（1）水平调整：使用天平时，首先调整天平底座下两个螺钉J1、J2，使水准仪中气泡位于圆圈线中央位置；（2）零点调整：天平空载时，将游动砝码拨到左端点，与0 刻度线对齐。两端秤盘悬挂在刀口上顺时针方向旋转制动旋钮G，开启天平，观察天平是否平衡。当指针在刻度尺M上往返摆动，左右摆幅近似相等，便可认为天平到达了平衡。假如不平衡，反时针方向旋转制动旋钮G，使天平制动，调整横梁两端平衡螺母K1、K2，再用前面方法判断天平是否处于平衡状态，直至到达空载平衡为止；第25页物理天平操作规则及注意事项物理天平操作规则及注意事项（1）称量：把待测物体放在左盘中，右砝码盘中放置砝码，轻轻右旋制动旋钮使天平开启，观察天平向哪边倾斜，马上反向旋转制动旋钮，使天平制动，酌情增减砝码，再开启，观察天平倾斜情况。如此重复调整，直到天平能够左右对称摆动。然后调整游动砝码，使天平到达平衡，此时砝码加游动砝码质量就是待测物体质量。称量时选择砝码应由大到小，逐一试用，直到最终利用游动砝码使天平平衡。（2）天平负载量不得超出其最大称量值，以免损坏刀口或横梁；（3）为了防止刀口受冲击而损坏，在取放物体、取放砝码、调整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开启。天平开启或制动时，旋转制动旋钮动作要轻；（4）砝码不能用手直接取拿，只能用镊子间接挟取。从秤盘上取下后应马上放入砝码盒中。（5）天平各部分以及砝码都要防锈、防腐蚀，高温物体以及有腐蚀性化学药品不得直接放在盘内称量；（6）称量完成将制动旋钮左旋转，放下横梁，保护刀口。第26页问答思索题问答思索题1.天平操作规则中天平操作规则中,哪些要求是为了保护刀口哪些要求是为了保护刀口,哪些要求是为了确保测量精度哪些要求是为了确保测量精度?2.怎样测定密度比水小不规则物体密度怎样测定密度比水小不规则物体密度?3.将铜放在水中称衡时有一个气泡附着将铜放在水中称衡时有一个气泡附着,将对将对结果发生怎样影响结果发生怎样影响?为何？为何？4.怎样消除物理天平不等臂误差？怎样消除物理天平不等臂误差？第27页1.在天平操作规则中，哪些要求是为了保护刀口，哪些要求是为了确保测在天平操作规则中，哪些要求是为了保护刀口，哪些要求是为了确保测量精度？量精度？a.天平负载不能超出其最大称量。b.在调整天平，取放物体、取放砝码（包含游码）以及不用天平时，都必须将天平止动。c.待测物体和砝码要放在称盘正中，砝码不允许用手拿取，只准用镊子夹取。d.高温物体、液体及带腐蚀性化学药品，不得直接放在称盘内称量。e.每台天平均附有各自称盘和砝码，相互间不得混同。保护刀口：a.b.确保测量精度：c.d.e.第28页2.怎样消除物理天平不等臂误差？怎样消除物理天平不等臂误差？复称法。左右各称一次，后由力矩平衡法则推出m.即：两式相乘:得第29页第30页