第三章力学实验实验一物体密度的测量【实验目的】1.学习使用物理天平2.掌握测量规则物体密度的方法3.掌握用流体静力称衡法测量不规则物体的密度和液体密度【实验仪器】物理天平、待测物体、游标卡尺、螺旋测微计、烧杯、温度计、玻璃棒、镊子等.以下为物理天平的构造原理与使用方法1.构造原理物理天平的实质是一个等臂杠杆.其构造如图3-1-1所示，主要由底座、支柱和横梁3大部分组成
第三章 力学实验 实验一 物体密度的测量 【实验目的】 1.学习使用物理天平. 2.掌握测量规则物体密度的方法. 3.掌握用流体静力称衡法测量不规则物体的密度和液体密度. 【实验仪器】 物理天平、待测物体、游标卡尺、螺旋测微计、烧杯、温度计、玻璃棒、镊子 等. 以下为物理天平的构造原理与使用方法. 1.构造原理 物理天平的实质是一个等臂杠杆.其构造如图 3-1-1 所示，主要由底座、支柱和 横梁 3 大部分组成
JL2、0一I131一调节螺母：2一秤盘：3一托架；4一支架：5一挂钩：6一游码：7一游码标尺：8一刀口、刀垫：9一平衡螺母：10一感量调节器：11读数指针；12一支柱：13一底座；14一水准仪：15一启动旋钮；16指针标尺图3-1-1物理天平底座上有调节水平的调节螺母和水准仪.支柱在底座的中央，内附有升降杆，通过启动旋钮能使升降杆上的横梁上升或下降，支柱下端附有标尺.横梁上装有3个刀口，中间主刀口置于支柱顶端的玛瑙垫上，作为横梁的支点，两侧刀口各悬挂一个秤盘：横梁下端中部固定一指针，升起横梁时，指针尖端状在支柱下方标尺前摆动；启动旋钮使横梁下降时有制动架托住，以免损伤刀口；横梁两端有平衡螺母，为空载调节平衡时用；横梁上装有游码，用于1.00g以下的称衡；支柱左方装有烧杯托盘，可托住不被称衡的物体物理天平的规格由两个参量表示：(1）感量它是指天平平衡时，使指针偏转1分格，在一端所增加的质量.感量越小，天平的灵敏度越高.常用物理天平的感量有10mg/分格、50mg/分格.有时也用灵敏度表示天平的规格，它和感量互为倒数.感量为10mg/分格的天平，其灵敏度为0.1分格/mg.(2)称量它是指天平充许称衡的最大质量，常用的有0～500g和0～1000g等
1—调节螺母；2—秤盘；3—托架；4—支架；5—挂钩； 6—游码；7—游码标尺；8—刀口、刀垫；9—平衡螺母； 10—感量调节器；11—读数指针；12—支柱；13—底座； 14—水准仪；15—启动旋钮；16—指针标尺 图 3-1-1 物理天平 底座上有调节水平的调节螺母和水准仪.支柱在底座的中央，内附有升降杆，通 过启动旋钮能使升降杆上的横梁上升或下降，支柱下端附有标尺.横梁上装有 3 个刀 口，中间主刀口置于支柱顶端的玛瑙垫上，作为横梁的支点，两侧刀口各悬挂一个 秤盘；横梁下端中部固定一指针，升起横梁时，指针尖端状在支柱下方标尺前摆动； 启动旋钮使横梁下降时有制动架托住，以免损伤刀口；横梁两端有平衡螺母，为空 载调节平衡时用；横梁上装有游码，用于 1.00g 以下的称衡；支柱左方装有烧杯托 盘，可托住不被称衡的物体. 物理天平的规格由两个参量表示： (1) 感量 它是指天平平衡时，使指针偏转 1 分格，在一端所增加的质量.感量越小，天平 的灵敏度越高.常用物理天平的感量有 10mg/分格、50mg/分格.有时也用灵敏度表示 天平的规格，它和感量互为倒数.感量为 10mg/分格的天平，其灵敏度为 0.1分格/mg. (2) 称量 它是指天平允许称衡的最大质量，常用的有 0～500g 和 0～1 000g 等
物理天平均带有与其准确度相配套的一盒码2.使用方法(1)调水平使用前应调节底座调节螺母，直至水准仪显示水平，以保证支柱铅直(2）调零点将横梁上副刀口调整好并将游码移至零点处，转动启动旋钮升起横梁，观察指针摆动情况.若指针在标尺中线左右对称摆动，说明天平零点已调好.若不对称应立即放下横梁，调节横梁两端的平衡螺母，再观察，直至调好为止(3)称衡一般将物体放在左盘，码放在右盘.升起横梁观察平衡.若不平衡按操作程序反复增减码直至平衡为止.平衡时，码与游码读数之和即为物体的质量【实验原理】密度是物质的基本特性之一，它与物质的纯度有关.对物体密度测量不仅为许多实验工作所需要，而且在工业上常用来作原料成分的分析和纯度的鉴定.因此，学会一些测量密度的方法是十分必要和有用的1.规则物体密度的测量单位体积的物体所具有的质量称为物质的密度.若一物体的质量为Ⅲ，体积为V，则其密度为：m(3-1-1)p=v当物体是一个形状简单并且规整的固体时，可以测量其外形尺寸，计算其体积，用天平测出质量，就可以得到密度.如果物体是一个直径为d，高度为h的圆柱体，其密度可表为：4m(31-2)p=元d'h
物理天平均带有与其准确度相配套的一盒砝码. 2．使用方法 (1) 调水平 使用前应调节底座调节螺母，直至水准仪显示水平，以保证支柱铅直. (2) 调零点 将横梁上副刀口调整好并将游码移至零点处，转动启动旋钮升起横梁，观察指 针摆动情况.若指针在标尺中线左右对称摆动，说明天平零点已调好.若不对称应立 即放下横梁，调节横梁两端的平衡螺母，再观察，直至调好为止. (3) 称衡 一般将物体放在左盘，砝码放在右盘.升起横梁观察平衡.若不平衡按操作程序 反复增减砝码直至平衡为止.平衡时，砝码与游码读数之和即为物体的质量. 【实验原理】 密度是物质的基本特性之一，它与物质的纯度有关.对物体密度测量不仅为许多 实验工作所需要，而且在工业上常用来作原料成分的分析和纯度的鉴定.因此，学会 一些测量密度的方法是十分必要和有用的. 1. 规则物体密度的测量 单位体积的物体所具有的质量称为物质的密度.若一物体的质量为 m，体积为 V， 则其密度为： ρ＝ m V (3-1-1) 当物体是一个形状简单并且规整的固体时，可以测量其外形尺寸，计算其体积， 用天平测出质量，就可以得到密度.如果物体是一个直径为 d，高度为 h 的圆柱体， 其密度可表为： ρ＝ 4m πd2 h (3-1-2)
【实验内容】1.测一个圆柱体的密度（1）调整、学习使用物理天平，称出圆柱体的质量m（2）用螺旋测微计测圆柱体外径，在不同部位测量（3）用游标卡尺测圆柱体高度，在不同立位测量2.用流体静力称衡法测不规则物体的密度(1）称出物体在空气中的质量m.（2）盛有大半杯水的烧杯放在天平左边的托架上，将用细线挂在天平左边小钩上的物体浸没在水中，用玻璃棒除去物体上的气泡，称出物体在水中的质量m1在实验过程中应适时地测量水的温度和室温，由附表查出在该温下纯水的密度P o.【注意事项】1.应保持天平的干燥、清洁，尽可能放置在固定的实验台上，不宜经常搬动2.称衡中使用启动旋钮要轻升轻放，切勿突然升起和放下，以免刀口撞击.被测物体和码应尽量放在托盘中央3.被称物体的质量不能超过天平的称量4.调节平衡螺母、加减码、更换被测物、移动游码时，必须将横梁放下进行5.加减码、移动游码必须用码镊子，严禁用手直接操作.天平使用完毕，将横梁放下，码放入码盒，托盘架从副刀口取下置于横梁两端。6.天平台附件均标有数字序号，它们与天平应保持严格配套，绝对不充许随意更换【数据记录】1.测圆柱体密度数据表格如表3—1—1、表3—1—2所示
【实验内容】 1. 测一个圆柱体的密度 (1) 调整、学习使用物理天平，称出圆柱体的质量 m. (2) 用螺旋测微计测圆柱体外径，在不同部位测量. (3) 用游标卡尺测圆柱体高度，在不同立位测量. 2. 用流体静力称衡法测不规则物体的密度 (1) 称出物体在空气中的质量 m. (2) 盛有大半杯水的烧杯放在天平左边的托架上，将用细线挂在天平左边小钩上 的物体浸没在水中，用玻璃棒除去物体上的气泡，称出物体在水中的质量m1. 在实验过程中应适时地测量水的温度和室温，由附表查出在该温下纯水的密度 ρ0. 【注意事项】 1. 应保持天平的干燥、清洁，尽可能放置在固定的实验台上，不宜经常搬动. 2.称衡中使用启动旋钮要轻升轻放，切勿突然升起和放下，以免刀口撞击.被测 物体和砝码应尽量放在托盘中央. 3.被称物体的质量不能超过天平的称量. 4.调节平衡螺母、加减砝码、更换被测物、移动游码时，必须将横梁放下进行. 5.加减砝码、移动游码必须用砝码镊子，严禁用手直接操作.天平使用完毕，将 横梁放下，砝码放入砝码盒，托盘架从副刀口取下置于横梁两端. 6.天平台附件均标有数字序号，它们与天平应保持严格配套，绝对不允许随意 更换. 【数据记录】 1.测圆柱体密度 数据表格如表 3—1—1、表 3—1—2 所示
圆柱体的质量m=±g.表3-1-1测量d数据表格直径d/10-m平均值d上端中端下端d3d4dsDgdgd,d2d6d7表 3-1-2测量h数据表格高度h/10-2mh2h3平均值hhih4hs() () ()，其中△，=单次测量误差、给出u仪=0.005mm、夜=0.02mm
圆柱体的质量 m＝ ± g. 表 3-1-1 测量 d 数据表格 直径d/10－2 m 上 端 中 端 下 端 平均值 d d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 D8 d9 表 3-1-2 测量 h 数据表格 高度h/10－2 m h1 h2 h3 h4 h5 平均值 h 给 出 2 2 2 2 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ ⎟ + ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ ⎟ + ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ = h h d d m m ur ，其中 Δ m = 单次测量 误差、 mm 、 。 d Δ = 005.0 仪 mm h Δ = 02.0 仪