密度测定的三种基本方法

密度的测定的三种基本方法

一：质量体积法——测定密度的基本方法

根据密度的定义ρ=m/v可知：只要能测出物体的质量和体积，就可以计算出物质的密度。这种方法用到的主要测量工具是天平和量筒。下面分固体和液体两种情况加以分析。

1：固体密度的测定

1、先测质量后测体积？

（1）如果物块可以沉于水中：先在量筒中放入适量的水，记下体积V1，然后用细线系好待测物块慢慢放入水中浸没，并且抖动几下细线，排去物块周围吸附的气泡，读出总体积V2，则物块的体积V=V2-V1（放入物块时不能有水溅出）。

（2）如果物块不能沉于水中：一种方法可以用细铁丝或小钢针将物块按入水中，其它方法同上。还可以用小铁块辅助下沉法：先用细线系好小铁块放入量筒的水中，记下总体积V1，然后取出小铁块并和待测物块捆在一起放入量筒的水中，记下总体积V2，待测物块的体积是V=V2-V1（这种方法要保证不要有水损失）。

（3）如果待测物体溶解于水时，可以考虑用细砂或其它粉状物体来代替水完成体积的测定，既让待测物块“浸没”在细砂等粉状物体中。

当然，上面所说的物块都是比较小的。如果是测量铅球的密度怎么办呢？用天平和量筒是肯定不行的。我们必须用生活中的杆秤或磅秤来测量质量；用溢水杯、烧杯、水才能测量它的体积：取一只大小合适的溢水杯并装满水，然后将待测物块放入水中，用烧杯接住溢出的水，再用量筒分次测出水的总体积，就是铅球的体积。

2：液体密度的测定

考虑到液体很难从容器中完全倒出而造成的误差，我们可以先将烧杯中装有适量的待测液体，用调节好的天平测出它的总质量M1，然后将部分液体倒入量筒中（最好使体积为整数，方便密度的计算），读出体积V，最后再测出烧杯及剩余液体的总质量M2，则液体的密度ρ=（M1-M2）/V。

假如先测液体体积，然后将液体倒入烧杯中测质量，会由于液体倒不干净而使质量测量值偏小。

3：没有量筒时的密度测定

由于水的密度是已知的，在缺少量筒时我们可以用水、烧杯、天平来代替量筒完成体积的测定。（这种方法要求水的密度必须是准确的）

(1)测液体的密度

取两只同样的烧杯，在相同的位置做一个标记，然后用天平测出每只烧杯的质量M0；再将烧杯中分别装入水和待测液体到标记处（保证液体的体积相等），测出它们的总质量M水和M液，则：V液=V水=（M水-M0）/ρ水ρ液=（M液-M0）ρ水/（M水-M0）。（当然也可以用一只烧杯分两次完成上述实验）实验中只要水的密度准确，这种方法其实很简单。

(2)测固体的密度

固体的质量可以用天平直接测量，测量固体的体积可以有下面两种方法。

(a)在烧杯中注入适量的水用天平测出质量M1，不要取下烧杯，直接用细线系着物块吊入水中，使物体全部浸入水中但不接触容器底（吊着物体悬浮在水中）；再调节砝码和游码使天平平衡，读出天平的示数M2（天平读数增加的部分其实就是左盘中物体排开水的质量）。由于物块的体积等于排开水的体积，所以V

物=（M2-M1）ρ水。

(b)取一只溢水杯并注满水，将待测物体浸入水中（如果不能沉入，可以用细铁丝按入），用烧杯接住溢出的水，并用天平测出烧杯中水的质量M水，则V物=M水/ρ水。

二：浮力法测密度

由于物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度有关（阿基米德原理），我们可以考虑用浮力的方法来测定物质的密度。

1：测固体的密度

(1)对于密度比水大的物体可以用称重法来完成：先用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G，然后用弹簧测力计吊着物体浸入水中，读出弹簧测力计的示数G*，则M物=G/g V物=V排=F浮/ρ水g=（G-G*）/ρ水g p物=Gρ水/（G-G*）。

（2）对于密度比水小的物体可以用“漂浮测质量、沉底测体积”的方法来完成：先在量筒中放入适量的水，记下体积V1，然后将物体放入水中漂浮，读出总体积V2，由于漂浮时F浮=G物，所以M物=（V2-V1）ρ水；再用细铁丝将物体压入水中，记下总体积V3，则V物=V3-V1，这样物体的密度p=（V2-V1）ρ水/ （V3-V1）。

利用这种方法还可以测橡皮泥的密度：先将橡皮泥做成小船状，让它漂浮在水中，测出橡皮泥的质量；然后将它做成实心块状，放入水中沉底，测出它的体积即可（方法同上）。利用这种方法还可以测玻璃瓶以及其它碗状物体的密度。

如果是一些形状规则的柱体，我们还可以直接用刻度尺测算密度：先用刻度尺测出它的高H，然后放入水中漂浮，测出它在水外面部分的高度h，由于漂浮时F浮=G物，所以则ρ水g（H-h）S=ρ物gHS （S为长方体的底面积）ρ物=（H-h）ρ水/H。

2：测液体的密度

（1）最简单的方法是用密度计直接测量。注意的是测密度比水大的液体时，要用密度计中的重表；测密度比水小的液体密度时，要用密度计中的轻表。密度计的原理是：物体漂浮时，F浮=G物，所以ρ液gV排=G

物，密度计的重力是一定的，根据密度计排开液体体积的多少就可以间接知道液体密度的大小。

（2）同样也可以用称重法来测定密度：用弹簧测力计测出一个密度大于水和待测液体的物块的重力G，然后用弹簧测力计吊着物块分别浸没水和液体中，读出弹簧测力计的示数G水和G液，则G-G水=ρ水gV排，G-G液=ρ液gV排，ρ液=（G-G液）ρ水/（G-G水）。

（3）我们还可以用密度已知的、能漂浮待测液体中的物块来测定：取一个长方体、能漂浮在待测液体中的物块，用刻度尺测出它的高H，然后放入待测液体中漂浮，测出物块在液体外面部分的高度h，则ρ液g （H-h）S=ρ物gHS （S为长方体的底面积）ρ液=Hρ物/（H-h）

三：压强法测液体密度

由于液体内部的压强与液体自身深度成正比，所以我们可以利用液体的压强来测液体的密度。

1：U型管法：在U型管一侧注入已知密度的水，在另一侧注入待测液体（此液体不能互溶于水），用刻度尺分别测出水和液体的分界面到水面的高度H水、到待测液体的液面高度H液。则ρ水gH水=ρ液gH液，所以ρ液=H水ρ水/H液

2：海尔法：将图中的海尔管（一端一个开口，另一端两个开口的连通

玻璃管）两个开口的那端分别插入水和待测液体中，（水面和液体面尽

可能相平）在海尔管的单口端用抽气机适当抽气，当水和待测液体上

升到一定的高度后，用刻度尺分别测出管内的水柱和液柱高度H水和H

液。则ρ水gH水+P内=P0=ρ液gH液+P内（P0为外界大气压，P内为抽气后海

尔管内的气压）所以ρ液=H水p水/H液。

总之，测定物质密度的方法有很多，且灵活多变，但基本思路就是上

面的三种：质量体积法，浮力法测密度；压强法测液体密度。