第2讲：物体密度的测定讲义

第2讲：物体密度的测定

执教：刘英桢

实验目的

1.学会天平的使用方法

2.学会游标卡尺的使用方法

3.了解多种测量物体密度的方法

实验原理

密度是与物质的物理特性相关的一个重要的物理量，若物体具有的体积为V ，质量为m ，则该物体的密度ρ为

对于一些具有规则形状和均匀密度的物体，可通过游标卡尺等测量长度的工具测量并计算出体积；再由天平称出其质量。若自然界中某些物体的形状和密度是非均匀的，无法通过工具直接测量后计算出体积；另外也可能在某些情况下无法通过称重工具来获取物体的质量，这就需要考虑设计各种方案来获得物体的体积和质量。对于密度均匀、几何形状简单且有规则的物体，则可利用测量长度的工具测量并计算出该物体的体积，同时用称重仪器测出其质量，通过（3-l）式可获得该物体的密度。而有些物体，在无法通过测量长度的工具获取体积的情况下，则可采用以下方法得到物体的密度，即：

1.用天平和量筒法测量粉末状物体的密度

将被测物放人量筒内，根据量筒的刻度得到该物体的体积，并由天平称出其质量，由计算式

求得粉末状物体的密度。

2.用天平和量筒测量液体的密度

用天平称出烧杯在盛放被测液体前后的质量，即得到烧杯本身质量m1和烧杯与被测液

体的总质量m2，将烧杯中的液体倒入量筒中得到液体的体积V，由计算式

求得液体的密度。

3．用天平和比重瓶测量气体的密度

借助比重瓶的方法是为了将被测气体收集于一个容器内，如已知该比重瓶的容积，即可

获得气体的体积，而气体的质量则由天平称出，比重瓶在盛放被测气体前后的质量m1和

m2，再通过计算式求得气体的密度。

4 .用天平和比重瓶测量液体的密度

如已知比重瓶的容积，则称出比重瓶本身的质量m l，再将比重瓶盛满被测液体后称出

其总质量m2，由计算式求得液体的密度。

如未知比重瓶的容积V ，则可借助于某一已知液体的密度（例如水的密度ρ≈1 ) ，先称出比重瓶本身的质量m l ，其次称出比重瓶内盛满已知密度的液体质量m2, 再称出该比

重瓶内盛满未知密度的液体质量m3，通过计算式求得液体的密度。5．用天平和比重瓶测量微小颗粒固体的密度

先称出微小颗粒的质量m l ，其次称出比重瓶内盛满已知密度的液体质量m2，再称出该比重瓶内放人被测小颗粒并同时盛满已知密度的液体总质量m3，通过计算式

求得微小颗粒固体的密度。

6．用流体静力称衡法测量固体的密度

对于一些体积稍大的被测固体（形状规则或非规则均可），可根据阿基米德原理：即物体在液体中减少的重量等于它排开同体积液体的重量。采用流体静力称衡法测量其密度，即先测出被测物体在空气中的质量m l，再将该物体悬没于已知密度ρ0的液体中，称出被测物

体在液体中的质量m2，通过计算式求得固体的密度。

同样运用流体静力称衡法，在已知固体密度的前提下，采用比较原理，还能测量一些未知液体的密度。

实验器材

天平（附砝码）、比重瓶、烧杯、量筒、被测物体、微小颗粒物、水、酒精等。

实验方法

1．用天平和量筒测量粉末状物体的密度

2．用天平和比重瓶测量液体的密度

3．用流体静力称衡法测量固体的密度

7.流体静力称衡法和比重瓶法测物体密度实验比较

[实验目的]

1、熟练使用物理天平。

2、学习并掌握流体静力称衡法和比重瓶法

[实验仪器]

物理天平，烧杯，比重瓶，温度计，细线，各类待测样品等。

[实验原理]

流体静力称衡法和比重瓶法是测定物体密度的两种常用方法。

1．流体静力称衡法的实验研究

（1）固体物质的密度

若一物体质量为m ，体积为V ，则其密度为： V

m =ρ （1） m 可用物理天平称量，体积的测量，可根据实际情况，采用不同的测量方法。本实验主要是围绕体积的测量来设计的。对形状不规则的物体密度，一般用流体静力称衡法测定。

所谓流体静力称衡法，即首先称出待测物在空气中的质量1m ，然后将物体没入水中，称出其在水中的质量2m ，则物体在水中所受浮力为

g m m F )(21-= （1-1）

又 g V F 0ρ= （2）

则 021ρm m V -=

（3）

得 02

11ρρm m m -= （4） （2）液体物质的密度

如将上述已测出的体积为02

1ρm m V -=的固体全部浸入密度为ρ'的待测液体中，称得

其质量为3m ，由阿基米德原理可知

Vg g m g m ρ'=-31 （5）

02

13131ρρm m m m V m m --=-=

' （6） 2．比重瓶法的实验研究

（1）液体物质的密度

液体物质的密度可用流体静力称衡法测量，也可用比重瓶法。

比重瓶的体积可通过注入蒸馏水，由天平称其质量算出，若称得空比重瓶的重量为0m ， 充满密度为0ρ的蒸馏水时的质量为1m ，则0001

V m m ρ+= 因此 0010ρm m V -=

（7）

如果再将待测密度为ρ'的液体注入比重瓶，再称待测液体和比重瓶的质量为2m ， 则 002/)(V m m -='ρ

则 0

1020

m m m m --='ρρ （8）

（2）粒状固体的密度

对于不规则的颗粒状固体，不可能用流体静力称衡法来逐一称其质量。因此，可采用比重瓶法。实验时，将比重瓶内盛满蒸馏水，用天平称出瓶和水的质量为1m ，称其粒状固体的质量为3m ，装满蒸馏水的瓶内放入粒状固体溢出水后的总质量为4m ，

则放入粒状固体后从比重瓶中排出水的质量为： 431m m m -+，

固体的体积等于排出水的体积： 0431ρm m m V -+=