固体密度的测量实验

1．测定天平的零点 a0 . 停点 ax . 分度值及天平的灵敏度： 分度值 灵敏度 天平零点 加 20mg 砝码的停点
（mg 格） （格 mg ） ax
10 0.1 11.95
x1
10.1
x2
9.9
x3
10.1
a0
10
x1
12.1
x2
11.8
x3
12.1
2．测量铜、蜡块的质量：
测量 结果 砝码+游码 被 测 物
( x1 + x3 ) / 2 + x2 a0 = 2 将天平右盘加砝码m 右盘加砝码 将天平右盘加砝码 0（20mg），测出对 应的x 用上式计算停点a 应的 1、x2、x3，用上式计算停点 x。
x
1
x3
x2
5
15
10
实验内容和步骤
分度值： 分度值：
m0 a x − a0
灵敏度： 灵敏度：为分度值的倒数
F = (m − m1 ) g = ρ 液 gV排＝ρ 液 gV物 = ρ 液 g
可得： 可得：
m
ρ
m ρ= ρ液 m − m1
的密度： 2、测量蜡块（ρ蜡<ρ液）的密度：若 测量蜡块（ 待测物体(如石蜡) 待测物体(如石蜡)的密度小于液体的 密度，可将该物体(石蜡) 密度，可将该物体(石蜡)与前述物体 铜块)捆在一起，将石蜡露出水面， (铜块)捆在一起，将石蜡露出水面， 铜块浸在水中，称得视重为 3；全部 浸在水中，称得视重为m 浸入水中称得视重为m 浸入水中称得视重为 2,再则石蜡所 受的浮力为： 受的浮力为：
大学物理实验
固体密度的测量
内容
实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容和步骤 数据记录和处理
实验目的
学习物理天平握流体静力学称衡法测定固体 流体静力学称衡法 （不溶于水）的密度。 不溶于水）的密度。
实验仪器
物理天平 砝码 铜螺母 蜡块 细线 烧杯
实验原理
实验内容和步骤 4、测蜡的密度
用天平称出蜡在空气中的质量m （1）用天平称出蜡在空气中的质量 。 将蜡栓上铜，使蜡在空气中， （2）将蜡栓上铜，使蜡在空气中，而铜浸没在水 测出m 中，测出 3。 将蜡和铜都浸没在水中，测出m （3）将蜡和铜都浸没在水中，测出 2。 测出水温，由表中查出水在该温度下的密度ρ （4）测出水温，由表中查出水在该温度下的密度ρt。 计算ρ （5）计算ρ蜡，和∆ρ蜡
停点 测量结果 测量量
（g） 砝码+游码+ ( a 0
x1
x2
x3
ax
− a x ) × 分度值
（g）
m 铜块
34+0.74 30+0.64 5+0.26 30+0.22 35+0.94
10.5 11.0 11.0 11.5 10.5
8.0 9.0 9.0 9.0 8.0
10.5 11.0 11.0 11.5 9.2
操作要点
天平的使用： 天平的使用： 天平称衡时注意事项与操作规范： 天平称衡时注意事项与操作规范： 重点是保护刀口和指针） （重点是保护刀口和指针）； 砝码必须用镊子夹取，轻拿轻放； 砝码必须用镊子夹取，轻拿轻放； 只有在判断天平是否平衡时才能启动天平 注意刀口是否挂好称盘 刀口是否挂好称盘） （注意刀口是否挂好称盘）。
相关实验参数
1、 t=
± 0.5 oC ± 0.0003 g/cm3
2、水密度 ρt=
5. 课后作业 思考题 1.3. 课后作业:
思考题:
1、天平的读数由三个部分组成（砝码+游码+指针读数），
读数时游码放在整刻度上不估读。问是否可以去掉“指针读 数”这一部分，读数时游码不必放整刻度上，而可以估读呢， 即读数变成两部分组成：砝码+游码（可以估读）？这两种 方法那种比较科学？说明理由。
数据处理
1.例:t=24.0 0 C
0 C “仪器”误差:0.5 (保留四位有效数字) 保留四位有效数字) 3 对应 ρ水 =0.9973g/cm “仪器”误差:0.0003 g/cm ⊿ ρ 水 = 0.0003 g/cm3
3
3
2．单次测量量m铜、m蜡、m1、m2、m3的不确定度分析：
∆m = ∆B =
实验内容和步骤 2、测定天平的零点a0、停点ax、分度值及天平 测定天平的零点 停点 的灵敏度
停点：用天平称衡时，天平平衡时指针的位置称为停点。 停点：用天平称衡时，天平平衡时指针的位置称为停点。 零点：天平无载荷（两盘均空着）时的停点。 零点：天平无载荷（两盘均空着）时的停点。 方法：把游码拨到零刻度处，调天 方法：把游码拨到零刻度处， 平平衡，测出对应的x1、x2、x3， 平平衡，测出对应的 零点a 零点 0为：
ρ ( g / cm 3 )
20 0.998229 124 017 0.997907 795 680 568 443 321 196 069 0.996940 808 674 538 399 258 015 0.995969 822 672 30 0.995672 520 366 210 051 0.994891 728 564 397 263 058 0.993885 711 534 356 175 0.992993 808 622 434 244
ρ铜
ρ蜡
∆ρ 蜡
m = ρt m3 − m 2
1 1 1 1 2 2 2 = ( ⋅ ∆m ) + ( ⋅ ∆ m2 ) + ( ⋅ ∆ m3 ) + ( ⋅ ∆ ρt ) 2 m m3 − m2 m3 − m2 ρt
ρ蜡
给出各量的测量结果: 给出各量的测量结果: ρ=[ρ± ∆ρ][单位] ρ=[ρ± ρ][单位] 单位 P=0.683 E= ∆ρ ×100％
一个固体质量为m，体积为 ，则它的密度ρ 一个固体质量为 ，体积为V，则它的密度ρ：
m ρ= V
其中:m 其中:m -- 由天平测量 V –1、规则物体 1
2、不规则物体 不规则物体本实验采用 流体静力称衡法 不规则物体
流体静力称衡法
测量铜块（ 的密度： 1、测量铜块（ρ铜>ρ液）的密度：设物体在空气中称 量为m，全浸入液体后由于受到液体的浮力，称其 量为 ，全浸入液体后由于受到液体的浮力， 在水中的质量为m 则物体在液体中受到浮力： 在水中的质量为 1，则物体在液体中受到浮力：
ρ
物理天平的操作规则与注意事项
天平的负载不得超过其最大称量， 天平的负载不得超过其最大称量，以免损坏刀口 和压弯横梁。 和压弯横梁。 在调节天平、取放物体、取放砝码（包括游码） 在调节天平、取放物体、取放砝码（包括游码） 以及不用天平时，都必须将天平止动， 以及不用天平时，都必须将天平止动，以免损坏 刀口。 刀口。只有在判断天平是否平衡时才将天平启动。 待测物体和砝码要放在称盘正中。 待测物体和砝码要放在称盘正中。砝码不许直接 用手拿取，只准用镊子夹取。 用手拿取，只准用镊子夹取。 高温物体、液体及带腐蚀性的化学药品， 高温物体、液体及带腐蚀性的化学药品，不得直 接放在称盘内称量。 接放在称盘内称量。 各台天平均附有本台的称盘和砝码， 各台天平均附有本台的称盘和砝码，相互间不得 混淆。 混淆。
0.1
0.2
● ( a0 - a' x )×分度值有“+”、“-” ×分度值有“ ” ”
实验内容和步骤 3、测铜的密度
用天平称出铜在空气中的质量m。 （1）用天平称出铜在空气中的质量 。 用天平测出铜浸没在水中的质量m （2）用天平测出铜浸没在水中的质量 1， （3）测出实验时的水温t，由表中查出水在该 测出实验时的水温t 温度下的密度ρt。 温度下的密度ρ 计算ρ 不确定度） （4）计算ρ铜，和∆ρ铜（不确定度）
左物右码
实验内容和步骤
1、调节天平平衡
调节天平底座螺母， （1）调平：调节天平底座螺母，使天平底座上的水 准泡置中 置中。 准泡置中。 （2）调零：把游码拨到零刻度处，将秤盘吊钩挂在 调零： 游码拨到 刻度处， 拨到零 两端刀口上，调节横梁两端的平衡螺帽， 两端刀口上，调节横梁两端的平衡螺帽，观察指针 摆动情况，判断天平是否平衡。 指针在标度尺的中 摆动情况，判断天平是否平衡。当指针在标度尺的中 线左右作等幅摆动 等幅摆动时 天平就平衡。如不平衡， 线左右作等幅摆动时，天平就平衡。如不平衡，可以 调整平衡螺母 。
∆仪 3
∆ 仪 = 0.02 g
∆m Em = ×100% m测量值
M的测量结果： m = m测量值 ± ∆ m
3．间接测量量ρ铜、 ρ蜡的不确定度分析：
ρ铜
∆ρ
铜
m = ρt m − m1
1 1 m1 2 2 = ( ⋅ ∆m ) + ( ⋅ ∆ m1 ) + ( ⋅ ∆ ρ t ) 2 (m − m1 )m m − m1 ρt
附表. 附表 不同温度下水的密度
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 0.999867 899 926 949 968 982 992 998 1.000000 0.999998 992 982 968 951 929 904 876 844 808 769 727 10 0.999727 681 632 580 524 465 404 339 271 200 126 049 0.998969 886 800 712 621 527 430 331 229
a x − a0 m0
x
1
x3
x2
5
15
10
砝码＋游码＋ 测量结果 ：m = 砝码＋游码＋(a0-a'x )×分度值 ×
注：1、游码读数时不需要估读