用静力称衡法测量固体的密度.doc

大学物理实验电子讲稿,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： = 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 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 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。（水的密度为已知量） 将3式代入1式得： = 4 （ 由4式可知，在已知的情况下，只要用天平称量出、，就可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浮力为： =（）g，与前面类似，由阿基米得定律，蜡块在液体中所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：V=（），如果已经测出被测物的质量，即可计算出密度： = 5四、 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 。称出物体在水中的视质量 。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 。将实验数据填入表一2、测量蜡块的密度：测量蜡块的质量，测量金属块在液体中被测物在空气的视质量，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 根据公式 求出相对误差；由公式： 计算出绝对误差 ， 即： 写出测量结果： （单位） 蜡块： 由公式 计算并写出； ：根据公式：） 计算出相对误差；由公式： 计算出绝对误差 即： =写出测量结果： （单位）注： 式中、的值均取天平的感量。表一：天平分度值： g 最大称量 g 水温 C 水的密度 gcm 表二天平分度值： g 最大称量 g 水 温： C 水的密度 g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，以免损坏称量物体； 整理天平。 主要注意事项：加减砝码必须是用镊子，严禁用手；取放物体和砝码、移动游码或调整天平时，都必须将天平横梁制动，以免损坏天平刀口。5