固体密度测量.doc

实验一 固体密度的测量 HYPERLINK 实验基本介绍 HYPERLINK 实验仪器介绍 HYPERLINK 实验内容预习 HYPERLINK 实验图片展示 HYPERLINK 实验参考资料 一、实验基本介绍 【阿基米德测量方法】 图一 密度计支架示意图 ?? 在某一温度下，某种物质单位体积的质量，即称为该物质的密度 （1） ???? 其中，为该物的质量，为该物的体积。对于规则物体，我们很容易就能测得它的体积和重量，利用（1）式，它的密度为 （2） 但是对于不规则物体其体积较难测得，一般常采用阿基米德原理法。 ???? 阿基米德原理指出：浸在液体中的物体受到一向上的浮力，其大小等于物体所排开液体的重量。利用电子天平分别秤得物体在空气中的重量和在液体中的重量，如果忽略空气的浮力，已知液体的密度为，该物体的密度即为 （3） （3）式是利用阿基米德原理测量固体密度的基本公式。 二、实验仪器介绍 【螺旋测微器】 螺旋测微器也叫千分尺，是物理实验中经常用到的测量长度的仪器，其分度值为0.01mm，即千分之一厘米，千分尺就由此得名 测砧棘轮微分筒锁紧装置微动螺杆 测砧 棘轮 微分筒 锁紧装置 微动螺杆 固定套管尺架 固定套管 尺架 图1 传统型螺旋测微器 棘轮微分筒锁紧装置微动螺杆测砧 棘轮 微分筒 锁紧装置 微动螺杆 测砧 功能按键数显液晶屏尺架 功能按键 数显液晶屏 尺架 图2 数显型螺旋测微器 【游标卡尺】 游标卡尺从精度上分为20分游标型（分度值0.05mm）和50分游标型（分度值0.02mm）等，二者构造基本相同， 主尺量爪游标尺量爪游标尺（附尺）主尺固定螺钉 主尺量爪 游标尺量爪 游标尺（附尺） 主尺 固定螺钉 图3 传统型游标卡尺 固定螺钉游标尺内径量爪主尺内径量爪 固定螺钉 游标尺内径量爪 主尺内径量爪 游标尺测深标尺主尺功能按键数显液晶屏主尺外径量爪游标尺外径量爪 游标尺 测深标尺 主尺 功能按键 数显液晶屏 主尺外径量爪 游标尺外径量爪 图4 数显型游标卡尺 【电子天平】 三、实验内容预习 【实验目的】??? 1．?学习用流体静力秤法测定固体密度；?? ?2．?学习天平及各长度仪器的使用方法。 【实验原理】 1． 阿基米德测量公式 （4） 2． 公式的修正 （1）温度引起的修正 因为液体的密度与温度有关，故需考虑对实验结果的影响，本实验采用的液体是水，室温下的密度可由附表1查得。温度每变化一度，蒸馏水的密度将改变0.02%。 （2）空气浮力 1的空气体积取决于当时的温度、湿度和大气压，一般可近似认为等于1.2 mg。如一物体在空气中被秤，则应考虑空气的浮力，它会对测量结果的小数点后第三位有影响。考虑到空气浮力，公式（4）应修正为? （5） 式中是 静止条件下空气的密度。温度为20°C，大气压为101325Pa时的空气密度为。 ???（3）浸入深度引起的修正 由于物体需浸入液体进行测量，这将导致液面有微弱的上升，故样品底盘的连接金属丝将被液体浸没得更深，从而产生额外的浮力。该浮力与烧杯的直径和连接金属丝的直径有关，（5）式将修正为 （6） 其中为连接金属丝的直径，为烧杯的直径。?? ? （4）连接金属丝上液体的粘着力 当物体放入水中时，由于水有粘着力，所以水会沿着连接金属丝上升。这也导致了测量的误差。 ?（5）气泡的影响 ?当物体放入水中后，物体表面形成的气泡同样会产生测量误差。一个直径为0.5 mm大小的气泡会产生小于0.1 mg的额外浮力；直径为1 mm大小的气泡会产生约为0.5 mg的额外浮力；直径为 【实验内容】 1．规则物体密度的测量 （1）用游标卡尺和螺旋测微计测量出规则样品的长、宽和高，测量数据填入表一； （2）用天平秤出密度计支架的重量，按清零钮清零； （3）将被测样品放入上样品托盘内，秤出该物体的重量，将测量数据填入表一； （4）计算出该物体的密度，填入表一。 表一 利用密度定义测量规则物体的密度 测量次数 1 2 3 4 5 6 平均 长 宽 高 体积 重量 2．利用阿基米德原理测量不规则物体的密度 （1）秤衡不规则物体在空