实验中测定五种物质的密度.docVIP

实验五 物质密度的测定 要想测量物体的密度ρ，只需称量该物体的质量m和体积V，再根据ρ=m/V 进行计算得到。物体的质量m可用天平称量，对于外形规整而又便于测量外形尺寸的物体，可通过测外形尺寸来计算体积，对于一般外形不规整的固体，则必须采用其它方法求其体积。本实验介绍了常用的测量不规则固体与液体密度的方法。 【实验目的】 1．学会正确使用物理天平称量物体的质量。 2．掌握用流体静力称衡法和比重瓶法测量固体和液体的密度。 【实验原理】 一、流体静力称衡法 用流体静力称衡法测固体密度时，先设物体在空气中的重量为W1，悬在水中的视重 W2，则物体所受水的浮力F的大小等于 F=W1-W2 根据阿基米德原理，物体在水中所受的浮力的大小等于它所排开水的重量，即 F=ρ0Vg 其中，ρ0为水的密度，V为物体的体积，g为重力加速度，得 W1-W2=ρ0Vg 即 V= (5-1) 又设物体在空气中称衡时天平的砝码值为m1，如图5-1所示，将物体挂在天平横梁左侧吊耳的挂钩上，并使其悬在盛水的烧杯中称衡时天平的砝码值为m2，则W1=m1g，W2=m2g，将此代入(5 V= (5-2) 测出水的温度，从附表中查出ρ0值，就可从(5-2)式求出物体的体积，而物体的密度ρ就等于 (5-3) 二、比重瓶法 比重瓶的形状如图5-1所示，它在一定的温度下有一定的容积。当将液体注满比重瓶并塞好塞子后，多余的液体将从塞子的毛细管流出，使瓶中液体的体积保持一定。 图5-1 比重瓶 图5-2 铝块的称衡 1．测量液体密度 测量液体的密度时，先称出比重瓶的质量m1，然后将温度相同的待测液体和蒸馏水分 别注满比重瓶，并分别称出二者与比重瓶的质量m2和m3。则体积相同的待测液体和蒸馏水的质量分别为m2-m1和m3-m1，即 和 其中ρ0和分别为水和液体的密度。由此二式得到 (5-4) 2．测量不溶于水的小块固体密度 若用比重瓶法测量形状不规则的，且不溶于水的小块固体密度时，可依前法逐一称出固体的质量m4，装满蒸馏水的比重瓶的质量m3，以及装满蒸馏水的比重瓶内投入小块固体后的总质量m5。显然，被小块固体从瓶中排出的水的质量为m3+m4-m5，因此在体积相同的条件下，小块固体的密度为 (5-5) 【实验仪器】 物理天平，烧杯，比重瓶，温度计，恒温箱，待测固体和液体，蒸馏水，吸水纸。 【实验步骤】 1．用流体静力称衡法测固体的密度（铝块） ⑴ 将铝块放在天平左盘上称得其在空气中的质量m1。 ⑵ 用细线将铝块吊在天平横梁左侧的小钩上，如图5-2，再将铝块全部浸入盛有蒸馏水的烧杯中，称出此时物体在水中称衡时天平的砝码值m2（注意不要让铝块接触烧杯并除 去铝块周围附着的气泡）。 ⑶ 测出蒸馏水的温度值，并查出此温度下蒸馏水的密度ρ0。 ⑷ 由公式（5-3）计算铝块的密度，并用不确定度报告测量结果（ρ铝=ρ±Δρ）。 2．用比重瓶法测量液体的密度（酒精） ⑴ 洗净、烘干比重瓶，并称出干燥比重瓶的质量m1。 ⑵ 将待测液体酒精充满比重瓶，用吸水纸擦干瓶外的酒精，再称其质量m2。 ⑶ 倒出酒精，将比重瓶放入恒温箱中进行烘干（恒温箱温度控制在70℃以下），然后将干燥的比重瓶充满蒸馏水，称其质量m3。 ⑷ 用公式（5-4）计算酒精的密度并用不确定度报告测量结果（ρ洒精=）。 3．用比重瓶法测量不规则小块固体的密度（玻璃球） ⑴ 将小玻璃球（约10粒左右）烘干，并称其质量m4。 ⑵ 将已称其质量为m4的玻璃球放入已盛满蒸馏水的比重瓶内，塞上瓶塞，擦干瓶外的蒸馏水，称出此时比重瓶、水和玻璃球的总质量m5。 ⑶ 由公式（5-5）计算出玻璃球的密度并用不确定度报告测量结果（ρ玻璃=）。 【思考题】 1．使用天平测量前，应进行哪些调节，如何消除天平不等臂误差? 2．如何用静力称衡法测定液体的密度? 3．用未经干燥的比重瓶进行测量，对实验结果有什么影响? 参考资料 物理天平 【原理】 图5-3 物理天平利用等臂杠杆来量度质量的称衡仪器，称为天平。按其称衡的精度分等级，精密度高的是分析天平，精密度低的是物理天平，实验中常用的物理天平如图5 图5-3 物理天平 在支柱的下方有一止动旋钮9，用以升降横梁，当顺时针转动止动旋钮时，支柱中升高的刀垫将横梁托起，梁即可灵活摆动进行称衡。不用时，逆时针转动止动旋钮，横梁下降，