2022年物质密度的测定参照 .pdf

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1、物质密度的测定密度是物质的基本特性之一, 它与物质的纯度有关。因此, 工业上常通过测定密度来作原料成份的分析和纯度的鉴定。测量物体质量时 , 需使用天平 , 天平是物理实验中常用的基本仪器, 我们将通过对物体密度的测量来熟悉物理天平的使用。1-1 规则物体密度的测定 实验目的 1、掌握测定规则物体密度的一种方法。 2、学习使用物理天平的方法。 3、进一步熟悉游标卡尺和螺旋测微计的使用。 实验原理 若一物体的质量为M, 体积为V, 密度为, 则按密度定义有 VM= (1) 当待测物体是一直径为d、高度为的圆柱体时 , 公式(1) 变为 hhdM24= (2) 只要测出圆柱体的质量M、直径和高度h

2、, 代入公式 (2) 就可算出该圆柱体的密d。 一般说来 , 待测圆柱体各个断面的大小都不尽相同, 从不同方位测量它的直径, 其数值会稍有差异 , 另外, 圆柱体的高度各处也不完全一样, 因此, 要精确测定圆柱体的体积, 必须在它的不同位置测量直径和高度, 求出直径和高度的算术平均值。测圆柱体的直径时 , 可选圆柱的上、中、下三个部位进行测量, 每一部位至少测量三次 , 每测得一个数据后 , 应转动一下圆柱再测下一个数据 , 最后利用测得的全部数据求直径的平均值。同样, 高度也应在不同位置进行多次测量。 装置介绍 物理天平是常用的测量物体质量的仪器, 其外表示意图见图 1。天平的横梁上装有三个

3、刀口, 中间刀口置于支柱上 , 两侧刀口各悬挂一个秤盘。横梁下面固定一个指针, 当横梁摆动时, 指针尖端就在支柱下方的标尺前摆动。制动旋钮可以使横梁上升或下降, 横梁下降时 , 制动架就会把它托住 , 以避免磨损刀口。横梁两端两个平衡螺母是天平空载时调平衡用的。横梁上装有游码 , 用于1.00g 以下的称衡。支柱左边的托盘, 可以托住不被称衡的物体。 物理天平的规格由下列两个参量来表示: 1. 感量 是指天平平衡时 , 为使指针产生可觉察的偏转在一端需加的最小质量。感量越小, 天平的灵敏度越高。图1 所示天平的感量为0.05g。 2. 称量 是允许称衡的最大质量。该天平的称量为200g。 使用

4、物理天平时应当注意以下几点: 1.使用前应调节天平底脚螺钉, 使水准仪中气泡在中心 , 以保证支柱铅直。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 图 1 物理天平 2. 要调准零点 , 即先将游码移到横梁左端零线上, 支起横梁 , 观察指针是否停在中间“10”点; 如不在 , 可调节平衡螺母 , 使指针指向“ 10”点。 3. 称物体时 , 被称物体放在左盘 , 砝码放在右盘 , 加减硅码 , 必须使用镊子 , 严禁用手

5、。 4. 取放物体和砖码 , 移动游码或调节天平时 , 都应将横梁制动 , 以免损坏刀口。 实验内容 测定铁圆柱体的密度 : 1. 正确使用物理天平 , 称出圆柱体的质量M。 2. 用螺旋测微计测圆柱体外径, 在不同部位测量9 次, 求其平均值d。 3. 用游标卡尺测圆柱体高度, 在不同方位测量5 次, 求其平均值h。 4. 用公式 (2) 算出物体的密度。 5. 求出密度的相对误差与不确定度, 确定物体密度的有效数字位数。 表 1-1 测量铁圆柱体密度记录表 = mg,= dcm,= h cm. 表( 一) 质量M( 克) m1m2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

6、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 表( 二) 直径d( 厘米) 上端 中端 下端 d1d2d3d4d5d6d7d8d9表( 三) 高度h( 厘米) h1h2h3h4h5思考题1. 试扼要地说明为什么圆柱体的高度要用游标卡尺测量, 直径要用千分尺测量？若用普通米尺测量这两个量 , 测得的铁密度的结果表达式有何不同？ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3

7、 页，共 5 页 - - - - - - - - - 1-2 用流体静力称衡法和比重瓶法测定固体的密度实验目的1、学习正确使用物理天平和比重瓶。 2、掌握用流体静力称衡法和比重瓶法测定形状不规则的固体和小块固体密度的原理。 3、测定不规则固体材料的密度。 实验原理( 一) 流体静力称衡法按照阿基米德定律 , 浸在液体中的物体要受到向上的浮力。浮力的大小等于物体所排开的液体的重量。如果将物体分别浸在空气和水里称衡, 得到物体的重量为W1和W2, 则物体在水中受到的浮力为W21W-, 它应等于全部浸入水中物体所排开的水的重量， 即gVWW021=- ( 其中0为水的密度 ,g为重力加速度,为物体的

8、体积 ) 。考虑到WVgV=1(为物体的密度 ), 消去V、后等式变为 g2W110WW-=(3) 即 0211WWW-= 图 2 比重瓶 如果将上述物体再浸入密度为的待测液体中 , 称得此时物体的重量为W, 则物体在待测液体中受到的浮力为W, 此浮力又等于331W-gV。考虑到WgVW021=-, 得到待测液体的密度 02131WWWW-= (4) ( 二) 比重瓶法 实验所用比重瓶如图2 所示。比重瓶注满液体后 , 当用中间有毛细管的玻璃塞子塞住时,多余的液体就从毛细管溢出, 这样瓶内液体的体积就是固定的。 要用比重瓶法来测量不溶于水的小块固体( 其大小应保证能放入比重瓶内) 的密度 ,

9、可依次称出小块固体的质量M、 盛满纯水后比重瓶和纯水的总质量, 以及装满纯水的瓶内 投 入 小 块 固 体 后 的 总 质 量。 显 然 , 被 小 块 固 体 排 出 比 重 瓶 的 水 的 质 量 是，排出水的体积就是质量为的小块固体的体积 , 所以, 小块固体的密度为31M4M431MMM-+3M名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 04313MMMM-+= (5) 实验内容 ( 一) 用流体静力称衡法测物体的密

10、度 1. 按照物理天平的使用方法, 称出物体在空气中的重量。 1W2. 把盛有大半杯水的杯子放在天平左边的托盘上, 然后将用细线挂在天平左边小钩上的物体全部浸入水中 ( 注意不要让物体接触杯子), 称出物体在水中的重量。 2W3. 查出室温下纯水的密度0, 按式 (3) 算出物体的密度。 表( 四) 流体静力称衡法数据记录表天平感量 纯水温度 t 待测物体在空气中的重量W1纯水在0tC时的密度0待测物体在水中的重量W2待测物体的密度( 二) 用比重瓶法测量小块固体的密度1. 将比重瓶注满纯水 , 塞上塞子 , 擦去溢出的水 ( 注意: 瓶内不能有残留的水泡 ), 这时水面恰好达到毛细管顶部。用

11、物理天平称出比重瓶和纯水的总质量。 1M2. 将小块固体洗净、烘干 , 然后称出其质量。 3M3. 将小块固体投入盛有纯水的比重瓶内, 重复步骤1, 称出比重瓶、 瓶内的纯水和小块固体的总质量。 4M4. 由式(5) 算出固体的密度。 思考题 1. 假如待测固体的密度比水的密度小, 现欲采用流体静力称衡法测定此固体的密度, 应怎么做 ?试扼要回答。 2. 若求一批用同一物质做成的、体积相等的微小球粒的直径, 采用本实验所述的哪一种方法可以得到比较准确的结果? 3. 假如待测固体能溶于水 , 但不溶于某种液体A,现欲用比重瓶法测定该固体的密度, 试写出测量的原理和大致步骤。 4. 在精确测定物体密度时 , 需用精密天平称量 , 而不能用物体在空气中的重来代替它的真实重量W (略小于W) 。如果考虑物体在空气中受到的浮力, 则计算固体密度的公式(3) 应怎样修正 ?由于同样的原因 , 公式(5) 又应怎样修正 ? 1W1W名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -