《物理实验》实验三固态物质密度的测量

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1、实验二固态物质的密度测定【实验目的】1、学会调整和使用物理天平。2、学习并掌握测量固态物质密度的方法。3、计算间接测量量的误差。【实验仪器】物理天平、游标卡尺、烧杯、钢件、蜡、水、细线、温度计等【实验原理】密度是物质的基本特征之一，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分的分析和纯度鉴定。物质的密度是指单位体积小所含物质的量，即：m/、P=—(2-1)V式中0是物质的密度，加为物质的质量，7是物质的体积。一、不规则物体测量1、流体静力称衡法按照阿基米德浮力定律，浸在液体中的物体受到向

2、上的浮力，浮力的大小等于排开液体的重量。如果将钢件放在空气中称得质量为加，而前后两次称量差为物体受到水的浮力。浮力等于两次称量值的重量Z差：F=W—W{=mg—浮力还等于排开同体积液体的重量:由上可以得到:mg-mlg=pQgV(2-2)代入（2-1）,可得:m一mAPo(2-3)上式就是用流体静力称衡法测不规则固体物质密度0的公式（注：此式只适合">1的情况）。2、测量蜡的密度，由于蜡的密度//小于水的密度內，将它放入水中无法全部浸没，可以采用加配重的方法（如用上述实验屮的钢件），将蜡块连同钢件拴

3、好全部浸没在水中，此时称得质量为加2,再将蜡块提升到水面以上，而钢件仍浸没在水中，此时称得质量为加3,如图2・1所示，则前后两次称量差为蜡块受到的水的浮力，而钢件前后无变化。1•天平挂钩2•待测物体（蜡块）3•巫物（钢件）图2-1蜡块密度测量示意图由浮力等于两次称量值的重量只差：F-Wy-W2=叫g-m2g由浮力等于排开的同体积的水的重量：可得:m3g-m2g=pQgV叫一m2(2-4)/mPo(2-5)上式为用流体静力称衡法测量蜡块的密度公式（注：此式只适合”<1的情况）。【仪器介绍】TW-05型

4、物理天平一、结构及原理TW-05型物理天平系双盘悬挂等臂式天平。横梁上有三个刀口，中间刀口是天平臂的支点，两侧刀口用于悬挂秤盘。刀口采用优质合金铜，刀垫采用玛瑙，使定位精确，摩擦阻力减小。横梁上的游码可称量lg以下重物。底板左面装有托架，可放置烧杯等物。技术参数最大载荷500g分度值20mg示值变动性<1分度游标刻度20mg/刻度1•水平螺钉2.底板3.托架4.支架5•吊耳6•游码7.横梁&平衡调节螺母9•读数指针10.感量调节器11冲柱12.盘梁13.秤盘14冰准器15.开关旋钮16.读数标牌图2

5、-2TW-05型物理天平二、调整与使用1、调整水平。调天平底脚两个水平螺钉，使水准器气泡居屮。2、调整平衡。将游码移至左侧零刻度线处，调节横梁两端平衡调节螺母，使指针停在零位或在零位左右対称摆动。3、称物吋要轻拿轻放。物放左盘，袪码放右盘。袪码只许用银子夹，严禁用手。4、天平的起动与制动是由开关旋钮控制。切记：天平起动只是用于观察是否平衡，而其它操作均要在制动状态下进行。初称阶段不必全起动，稍旋起能判断岀倾向即可回到制动状态，再进行下一步操作。5、当感量小于lg时，可使用横梁上的游码，每移一刻度相当

6、于50mg。被称物质量=祛码质量+游码刻度+指针标牌示数指针标牌示数作为尾数，小于天平的最小分度值，应按存疑读数使用。6、天平左右挂盘均刻有“1”、“2”编号，不可互换。7、天平用毕，应处于制动状态，使刀口与刀垫脱离接触。祛码在盒里归位放好。三、复称法一对天平由两借长度不等所引入的系统误差的修正。设厶和厶2分别表示左右两臂的长度，待测物的质量为加。先把它放在左盘里称衡，平衡时右盘里祛码质量加上游码读数共计为®，于是有加g厶L〃叨厶2；再将物体放在右盘里称衡（注意，此时游码读数由右向左读分度值和估读值

7、），平衡时左盘里舷码质量加游码读数Z和为加2于是有:m2gL=mgL2由以上两式相除，可消去厶］和厶2,最终得加=倆町，此式就是经过复称之后求得的待测物的质量。由于天平的两臂不等长引入的误差为△臂=加］一m或△臂=m2-m如果△臂＜天平的分度值，则两臂不等长引入的系统误差可忽不计，因而没必要进行复称。在检查A臂时，物体的加应収得大一些，这样一來，加1与加2的差异才较明显。【实验内容】一、用流体静力称衡法测量钢件的密度”，并计算绝对误差和相对误差。实验方法：1、将钢件用细线悬挂在天平左方的天平挂钩

8、上称出其空气中的质量加。2、烧杯中盛以纯水，放天平的托盘上，将用细线悬挂的钢件放入烧杯中，调节托盘的位置使钢件全部浸没于水中，注意，钢件不能与烧杯的任何位置相接触。如果钢件上有气泡可用玻璃棒驱除附有的气泡，测定钢件在水中的表观质量3、水的密度与温度有关，测量出水的温度/，在实验室可以从水的密度表屮查出其密度內。4、由于物理天平的灵敏度不太高，浸没在水屮的量只测量一次，用天平的仪器误差（即天平的分度值）作为测量误差。由式（2・3）计算出钢件的密度。并计算相对误差E和绝对