实验一 基本长度测量密度测定实验.doc

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1、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

2、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

3、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

4、）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二、测量圆管的密度用游标卡尺测量圆管的外径，内径和高度，要在不同部位各测量5次。用物理天平测量圆管的质量，自拟数据记录表格，按式（4-1-3）求出圆管的密度，并计算不确定度，写出结果表达式。三、测量钢球的密度用千分尺测钢球的直径，将测量数据填入自拟表格，按式（4-1-4）求出圆管的密度，并计算不确定度。四、用流体静力称衡法测量铝块和石蜡

5、的密度1．正确使用天平，测量铝块在空气中的质量。2．用细线悬挂铝块，置于天平挂钩上，悬线长度合适，将铝块浸没水中，测出铝块在水中的表观质量。3．测出实验时的水温，查附表给出该温度下水的密度。4．用式（4-1-5）计算出铝块的密度，并计算不确定度，写出结果表达式。5.测石蜡密度。将石蜡和铝块用细线系好，石蜡在上，铝块在下，让石蜡和铝块全部没入水中。石蜡在空气中的质量m，石蜡和铜环都放在水中时称得的二者质量m2，石蜡在空气中，铜环放在水中时称得二者质量m1则石蜡的密度为测量石蜡单独在空气中的质量，石蜡和铜环全部浸入水中对应的质

6、量，石蜡吊入空中，铜环浸入水中时的质量。代入公式计算。附录：1、游标卡尺构造及读数原理游标卡尺主要由两部分构成，如(图2–1)所示：在一毫米为单位的主尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺（副尺），叫游标，利用它可以把主尺估读的那位数值较为准确地读出来。图2–1游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上个分度格的总长度与主尺上（）个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为，游标上最小分度值为，则有（2.1）那么主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）是：（2.2）图2-7常用的游标是五十分游标(=50)，即主尺上49

7、mm与游标上50格相当，见图2–7。五十分游标的精度值=0．02mm．游标上刻有0、l、2、3、…、9，以便于读数。毫米以上的读数要从游标“0”刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。即：先从游标卡尺“0”刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位，再从游标上读出毫米的小数位。游标卡尺测量长度的普遍表达式为（2.3）式中，是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数，是游标的第条线与主尺的某一条线重合，。图2–8所示的情况，即。图2–8在用游标卡尺测量之前，应先把量爪A、B合拢，检查游标的“0”刻度线是否

8、与主尺的“0”刻度线重合。如不重合，应记下零点读数，加以修正，即待测量。其中，为未作零点修正前的读数值，为零点读数。可以正，也可以负。使用游标卡尺时，可一手拿物体，另一手持尺，如图2–9所示。要特别注意保护量爪不被磨损。使用时轻轻把物体卡住即可读数。图2–92、螺旋测微器(千分尺)常见的螺旋测微器如（图