用力敏传感器测量不规则物体密度

用力敏传感器测量不规则物体密度

固体和液体的密度测量是物理实验的一个基本课题，具有丰富的物理思想和训练内容。目前，力敏传感器在物理实验中已经得到较为广泛的应用，它的方便、快捷、准确已得到了普遍的认可。为此我们可利用力敏传感器，对不规则物体的密度进行测量，也便于学生掌握力敏传感器的特性。

实验目的

1．了解压阻式力敏传感器；

2．设计一种用电学量测量不规则物体密度的方法。

测量原理

1．硅压阻式力敏传感器

硅压阻式力敏传感器是由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，该芯片由4个扩散电阻集成一个微型的惠斯通电桥。当外界拉力作用于梁上时，在拉力的作用下，梁产生弯曲，硅压阻式力敏传感器受力的作用，电桥失去平衡，有电压输出，输出电压与所加外力成线性关系，即

KF U = ①

式中U 为传感器输出电压，F 为外力大小，K 为传感器的灵敏度。

2．固体密度的测量

设被测量物体的质量为M ，烧杯中液体的密度为ρ0，V 为烧杯中液体的变化量，即所测量物体的体积，g 为重力加速度。

当物体没有浸入到液体中时，有

KMg KF U ==11 ②

当物体完全浸入到水中时，有

)(022gV Mg K KF U ρ-== ③

由以②、③两式可得

gK

U M 1= ④ gK

U U V 021ρ-=

⑤ 因此所求物体的密度为 2

101U U U V M -==ρρ ⑥ 由此可知，不用测出待测物体的质量和体积，只要已知烧杯中液体的密度，即可求出被测物体的密度。若已知物体的密度，还可以求其他不同液体的密度，还可以研究不同浓度的液体

与密度的关系。

提供器材

压阻式力敏传感器、数字电压表、烧杯、已知密度的液体、待测不规则物体等。

实验装置与要求

1．实验装置

实验装置图

1 立柱

2 传感器

3 待测物

4 烧杯

5 升降台

6 数字电压表

2．实验要求

a、要求同学们在掌握实验原理的基础上自行设计实验步骤和实验方法，预习报告要求写出实验原理和实验步骤，并设计出原始数据记录表。

b、要测量出不规则物体的密度。

c、写出完整的实验报告。