基础性实验 实验1物体密度的测量 帝度是物质的匝要属性之一，是表征物体成分或组织结构特征的物理量，工业上经常通 过测定物体的帝度来进行原料成分的分析、液体浓度的测定和材料纯度的鉴定。不同类型的 物质需要不同的密度测量方法，学习这些方法是·分重要的。 一、实验目的： 1.掌捏测定规则物体和个规则物体索度的方法： 2.罩握游表卡尺、螺岸测微器、物理天平的使用方法 3.学习个确定度的计算方法，正确地表示测量结果： 学习正确书写实验报告 二、实验仪器： 1.游表卡尺：(0-150mm.0.02mm) 2.螺旋测微器：(0-25mm.0.01mm) 3.物理天Ψ：(TW-02B型，200g.0.02g) 三、实验原理 内容一：测量细铜棒的密度 根据P= 4m (1) 可得p= (2) d21 只要测出圆杜体的质量m、外径d和高度，就可算出其密度。 内容二：用流体静力称衡法测不规则物体的帝度 待物 于液体的 根据阿基米德原理：F=P,g和物体在液体中所受的浮力：F=W-形=(m一m,)g 可得 D= (3) m是待测物体质量，m是待测物体在液体中的质量，本实验中液体用水，P。即水的帝度，不 同温度下水的密度见教材附录。 2.待测物体的密度小于液体的密度 将物体拴上 个重物，加上这个重物后，物体连同重物可以全部浸没在液体中，这时进 行称衡。根据阿基米德原理和物体在液体中所受的浮力关系可得被测物体的密度： (4) 图1用流体静力称衡法称密度小于水的物体
只有当浸入液体后物体的性质不会发生变化时，才小能用此法来测定它的密度。 四。实验步骤： 实验内这一：量细银挂的密度 1.熟悉游标卡尺和螺旋测微器正确燥作的使用方法，记下所用游标卡尺和蝶旋测微器 的量程， 分度值和仪器误差零点读数 2.用游标卡尺测细铜棒的长度在不同方位测量5次分别用游标卡尺和螺旋测微器测 细铜棒的直径5次，计算它们的平均值（注意零点修正）和个确定度写出测量结果表达 式并把结果记录表格内. 3.熟悉物理天平的使用的方法记下它的最大称量分度值和仪器误差.横梁平衡，正确操 作调节底座水半，正确燥作天半称出细铜棒的质量m并测5次，计算半均值和不确定 度，写出测量结果表达式 4.用下m=元所 4m 公式算出铜棒的平均密度 5.用不确定度的传递公式求出帝度的相对小确定度和绝对个确定度，与出最后的结果表 达式：p=p±△。=( )×103g/m3并记录到表格中 6.求出百分差：铜岸条斋度的参考值：Pm=8.426×10Kg/m 实验内容二：用流体静力称衡法测不规则物体的帝度 1。定外形不规则铁块的密度（大于水的案度）： (1)按照物理天平的使用方法，称出物体在空气中的质量m,标出单次测量的个确定 度，写出测最 (2)把盛有大半杯水的杯子放在天平左边的托盘上，然后将用细线挂在天平左边小钩 上的物体全部浸没在水中（注意不要让物体接触杯子边和底部，除去附着于物体表面的气 泡)，称出物体在水中的质量m1,标出单次测量的不确定度，写出测量结果。 (3)测出实验时的水温，由附录附表5中查出水在该温度下的密度P。 (1)山式(1-3)计算出p,同时用不确定度传递公式计算p的不确定度△。，最后写 出测量结果和相对不确定度，并和侠栓索度的参考值：P:=7.823×10Kg/m的数值比 较之，求出百分差 2.测定石蜡的密度〔小于水的密度) (1)同上测出石蜡在空气中的质量m (2)将石蜡拴上重物，测出石蜡仍在空气中，而重物浸没水中的质量m: (3)将石蜡和承物都浸没在水中，测出m (1)测出水温，由附录附表5中查出水在该温度下的密度P。 (5)式(1-4)计算。 分差： 索度的参考值：P=0.898x10'Kg/m 五、实验数据记录：（范例 铜岸条、侠栓、石蜡密度的理论参考值： Pm=8.426x10'Kg/m、Pu=7.823×10'Kg/m2、P5a=0.898×10'Kg/m
固体密度测量 仪器参数及系统误差记求 仪器名称 最大量程 分度值 仪器误差 仪器零点读数 游标卡尺(X10m) 150 0.02 0.02 0.00 螺旋测微器(×10m) 0.01 0.005 0.002 物理天平(×10Kg) 200 0.02 0.020 0.00 测量数据记录 物 平均悠止正不确结果百分 物理显 3 4 体 后位 定度 表示 d (×10'm h 细 (×10m m 流体静力称衡法度测量数据记 待测物体材料 铁块 石蜡块 待测物体在空气中的质量m(×10Kg) 待测物体在水中的质量1(×10Kg) 待测物体在空中拴上重物在水中的质量m(×10Kg) 物体和重物全浸入水中的质量m(×10Kg) 水温t(C) 水在t(C)时的密度p。(X10kg/m 待测物体的案度(×10⑧/ 用对不确定度 百分差 六、实验数据处理： d= 万= (d,-dy △牌=VS湖+△= +0.0052= n-1 Ae -Sig+Ai
A-VSstAu- Paho ÷快 △R=E雨×p En-Pa-Pas= P细多 合4 Pem-mA △做=E铁×P铁= E=PP P P”A △p4时=E8×P5= Frn-Pun -= P蜡场 七、结果讨论及误差分析： 1.铜帝度的百分差为负的0.12%，测量值比参考值偏小，但偏小较小。其误差产生的主要 原因：山于铜棒不是绝对圆杜体，所以圆杜直径的测量值存在着系统误差，另外茧然采用了 多次测显，但随机误差只能减小，不能消除。 2.铁斋度的百分差为负的0.72%，测量值比参考值偏小，但偏小较小。其误差产生的主要 原因：实验方法采用流体静力称衡法来测物体的密度，拴铁块的线用棉线，存在一定的系统 误差，而月放入水中在铁块周围存在少量的气泡，使侠块质量在水中的视值偏小，产生了系 统误差，测量值偏小
3.石蜡帝度的百分差在22%，误差较大。其误差产生的主要原因：实验方法采用流体 静力称衡法来测物体的密度，拴铁块和石蜡的线用棉线，存在一定的系统误差，而且放入水 中在石蜡和重物周围存在少量的气泡，使石蜡和重物在水中的视值偏小，另外被测石蜡是用 蜡烛，含有杂质，测量值偏大。 相关资料：相关仪器介绍 (一)天￥ 1.物理天平使用介绍 物理天平的构造如图4所示，在横梁上装有三角刀口A、下、下2，中间刀口A置于支 柱顶端的玛瑙刀口垫上，作为横梁的支点。两边刀口各有种盘P1、P,横梁上升或下降， 当横梁下降时，制动架就会把它托住，以免刀口磨 损。横梁两端各有一平衡蝶母B、B2,用于空载调 F,B 节半衡。横梁上装有游动砝码D,用于1g以下的称 最。 物理天平的规格山最大称量值和感量（或灵敏 度)来表示。最大称量值是天平允许称量的最大质 血§ 量。感量就是天平的指针从标肿上零点平衡位置转 过一格，天平两盘上的质量差，灵敏度是感量的倒 图2理大平 数，感量越小灵敏度就越高。物理天平的操作步骤： (1)水半调节：使用天平时，首先调节天平底 生下两个螺钉L1、L2,使水准仪中的气泡位于圆圈线的中央位置： (2)零点调节：天平空载时，将游动砝码拨到左端点，与0刻度线对齐。两端科盘法 挂在刀口上顺时针方向旋转制动旋钮0，启动天平，观察天平是杏半衡。当指针在刻度尺S 上来回摆动，左右摆幅近似相等，使可认为天半达到了平衡。如果不半衡，反时针方向旋转 制动旋缸Q,使天平制动，调节横梁两端的平衡媒母B,B2,再用前面的方法判断天平是 香处于平衡状态，直企达到空载半衡为止： (3)称量：把待测物体放在左盘中，右砝码盘中放胥砝码，经轻右旋制动旋钮使天平 启动，观察天平向哪边倾斜，立即反向旋转制动旋缸，使天平制动，酌情增减砝码，再启动， 观察天平倾斜情况。此反复调整，直到天平能够左右对称摆动。然后调节游动砝码，使天 平达到平衡，此时游动砝码的质量就是待测物体的质量。称量时选择砝码应山大到小，逐个 试用，直到最后利用游动砝码使天平平衡 (4)物理天平维护方法 1)天半的负载量不得超过其最大称量值，以免损坏刀口或横梁： 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。只有在判断天平是古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，只能用镊子间接扶取。从秤盘上取下后应立即放入砝码盒