实验固体密度的测定.ppt

就可求得。但对于不规则形状物体，常采用流体静力称 衡法间接地测出物体体积，是比较方便的。
1.固体物体密度大于水的密度：
根据阿基米德原理，物体在液体中所受的浮 力等于它所排开液体重量。将待测物体分别放 在空气和液体中称衡，分别得到物体在空气中 的重量为， W1 m1g 全部浸入液体中的视重为
W2 m2 g ， 则物体所受的浮力为：
（1）用天平测定石蜡块在空气中的质量 m ，
重复6次。 （2）用天平测定石蜡块在[图2.4.1（a）]中的质量 m3 ，
重复6次。 （3）用天平测定石蜡块在[图2.4.1（b）]中的质量 m4 ，
重复6次。
（4）记录液体的温度 t ，
从附表中查找相应的液体的密度。 （5）将测得的数据填入表二中。
4.数据处理。
合成不确定度
m
UUmm3
m
m3
Um
U m
U m3 U
m3
m4 U m4
U m4
t 0c
纯水密度 0
U 0 0.05 kg m3
U 0 0.05 kg m3
石蜡块的平均密度：
m m3 m4
0
石蜡块的相对不确定度：
Ur
U m m
2
U 2 U 2
m3
m4
2
m3 m4
U 0
（5）称量完毕将制动旋钮左旋转，放下横梁，保护刀口。
〔实验内容和要求〕：
1.测定铁块的密度。
（1）用天平测定铁块在空气中的质量 重复6次。
（2）用天平测定铁块全浸入水中的质量
重复6次。
t （3）记录液体的温度
，
m1 ，
m2 ，
从附表中查找相应的液体的密度。
（4）将测得的数据填入表一中。
2.测定石蜡块的密度。
（1）铁块的密度：
表一
被测量 次数n
1
m1 (kg)
m2 (kg)
U B 0.05 10 3 kg
纯水密度 0
t
0c
2
3
4
5
6 平均值 不确定度
合成不确 定度
m1
U m1
U m1
m2
U m2
U m2
U 0 0.05 kg m3
铁块的平均密度：
m1 m1 m2
0
铁块的相对不确定度：
U
[实验目的]
1.学习用流体静力称衡法测定不规则固体 密度。
2.掌握天平的使用方法及操作规程。 3.用不确定度方法分析测量结果。
〔实验仪器〕：
物理天平、待测物、线绳、烧杯、水。
〔实验原理〕：
根据物质密度定义，确定质量和体积之间的关系为：
m
V
（2－4－1）
对于形状规则及密度均匀的物体，只要测定质量和体积
35
998.405
36
998.203
37
997.992
（2）为了避免刀口受冲击而损坏，在取放物体、取放砝码、 调节平衡螺母以及不使用天平时，都必须使天平制动。只有在 判断天平是否平衡时才将天平启动。天平启动或制动时，旋转 制动旋钮动作要轻；
（3）砝码不能用手直接取拿，只能用镊子间接挟取。从秤 盘上取下后应立即放入砝码盒中；
（4）天平的各部分以及砝码都要防锈、防腐蚀，高温物体 以及有腐蚀性的化学药品不得直接放在盘内称量；
F (m1 m2)g
（2－4－2）
式中 m1 和 m2 是待测物体在空气中及全浸入水中 称衡时相应的天平砝码质量。
浸在液体中的物体要受到向上的浮力，浮力 的大小等于所排开液体的质量与重力加速度
的乘积，即：
F 0Vg
（2－4－3）
式中 0 为液体密度。
将式（2－4－3）代入式（2－4－2）并经整理
得到：
m1 m1 m2
0
（2－4－4）
由式（2－4－4）可知，用静力称衡法测定物
体的密度，经上述分析，最终转化为质量的
测量。
2. 固体物体密度小于水的密度：
如果待测物体的密度小于液体的密度，用上
述方法待测物体无法浸入在水中，这时可 将另一重物用细绳悬挂在待测物体下面， 先将重物浸没水中而使待测物体露在液面 之上（图2.4.1（a）），用天平称衡，相应 的质量为，再将待测物体连同重物全部浸 没在水中，（图 2.4.1（b）），用天平称衡， 相应的质量为。则物体在液体中所受浮力 为：
Ur
U m1
m1
m2 m2 m1
2
U m2
m1 m2
2
U 0 0
2
铁块的合成不确定度：
U Ur
测量结果的标准表达形式:
U
(1 U r )
（2）石蜡块的密度：
表二
次数n
1
被测量
m(kg)
U B 0.05 10 3 kg
m3 (kg)
m4 (kg)
2
3
4
5 6 平均值 不确定度
固体的密度测定
密度是物质的基本特性之一，表示单位体 积中所含物质的多少，它与物质的结构及纯度 等有关。密度测定研究在工作及科研等领域有 着广泛的应用，如工业上常用来作原料成分的 分析和纯度的鉴定。
测量密度实验方法有多种类型，如用流体 静力称衡法、流体静力天平测量法、比重瓶法、 浮计测定法等。
本实验是用流体静力称衡法测定密度。
0
2
石蜡块的合成不确定度：
U Ur
测量结果的标准表达形式:
U
(1 U r )
〔思考题〕：
1.用物理天平称衡物体质量时，可否把砝 码与待测物体位置交换？为什么？
2.用本实验方法测定物体密度时，哪些因 素 会引进系统误差？
3.如果物体密度比水小，或呈小颗粒状时， 你能否设计一种测量其密度的方法？
4.若被测物体浸入水中表面吸附有气泡时， 则实验结果所得的密度值是偏大还是偏小？为 什么？
附表 在标准大气压下不同温度的水的密度
温度 t(0 c) 密度 (kg m3 ) 温度 t(0 c) 密度 (kg m3) 温度 t(0 c)
0
999.841
17
1
999.900
18
2
999.941
19
3
999.965
F (m3 m4 )g（2－4－5）
（a）
(b)
图2.4.1 固体物体密度小于水的密度的测定
根据式（2－4－3），F
0Vg
，得到：V
m3 m4
0
此时物体的密度为： m m0
V m3 m4
（2－4－6）
式中，m 为待测物体在空气中的质量。
〔仪器介绍〕：
2．维护方法:
（1）天平的负载量不得超过其最大称量值，以免损坏刀口 或横梁；
20
4
999.973
21
5
99.965
22
6
999.941
23
7
999.902
24
8
999.849
25
9
999.781
26
10
999.960
27
11
999.605
28
12
999.498
29
13
999.377
30
14
999.244
31
15
999.099
32
16
998.943
33
9