用天平测量质量 (2)VIP免费

物理实验预习报告化学物理系05级姓名张亮实验时间4/17学号PB05206050一、实验题目：用天平测量质量（3.3.1）二、实验目的：了解天平的类型及结构特征，掌握用天平精确称量物体质量的基本方法，学会测定物质密度的基本方法，学会消除天平不等臂误差的方法和间接测量的数据处理方法。三、实验原理：（1）天平的结构和测量原理我国目前广泛使用的TG-328B型光电天平，其结构如图3.3.1-2所示。它由横梁、立柱、制动系统、悬挂系统、框罩、读数系统等构成。读数系统如图3.3.1-3所示，天平的读数方法：质量=右砝码读数+圈码指示盘读数+投影屏上的读数（2）几种密度的测定方法①卡尺法对一密度均匀的物体，若其质量为m，体积为V，则该物体的密度ρ=mV（1）对几何形状简单且规则的物体，可用分析天平准确的测定物体的质量m，用卡尺或千分尺等量具测定其体积V，由式（3）求出样品的密度，但此种方式往往既麻烦又不易测准，从而降低了测量精度。②流体静力称衡法对几何形状不规则的物体，其体积无法用量具测定，为了克服这一困难，只有利用阿基米德原理，先测量物体在空气中的质量m，再将该物体浸没在密度为ρ0的某液体中，该物体所受的浮力F等于所排开的液体的重量m0g，即F=ρ0×V×g=m0×g（2）该物体在空气中的质量m，在液体中的质量m1均可由分析天平精确测定此物体的密度可由下式确定：ρ=mV=mm0ρ0=mm−m1ρ0（3）液体的密度随温度变化，在某一温度下的密度，通常可以从物理学常数表中查出（例如不同温度时纯水的密度见表3.3.1-2），因此，求物体体积就转化为求m和m1的问题，而m和m1是能够准确测定的。如果把该物体浸入另一待测液体中，称衡的质量为m’，则该液体的密度：ρ'=m−m'm−m1ρ0（4）③比重瓶法用比重瓶法能够准确地测定液体、不溶于液体介质的小块固体或粉末颗粒状物质的密度。假设空比重瓶质量为m0，比重瓶加待测固体的总质量为m1，比重瓶加待测固体和加满液体时的总质量为m2，比重瓶仅盛满液体时的质量m3，则待测固体的密度可由下式求出：ρ=m1−m0m3−m2+m1−m0ρ0（5）（3）几种密度的测定方法不确定度的推导①卡尺法：对一密度均匀的物体，若其质量为m，体积为V，由（1）式该物体的密度ρ=mV不确定度公式为：（Uρ）合2ρ2＝（Um）合2m2＋4（UD）合2D2＋（UH）合2H2（6）②流体静力称衡法：物体在空气中的质量m，在液体中的质量m1均可由分析天平精确测定，此物体的密度可由（3）式确定：不确定度公式为：（Uρ）合2ρ2＝m12（Um）合2m2(m-m1)2＋（Um1）合2(m-m1)2+(Uρ)合2ρ2（7）③比重瓶法：空比重瓶质量为m0，比重瓶加待测固体的总质量为m1，比重瓶加待测固体和加满液体时的总质量为m2，比重瓶仅盛满液体时的质量为m3，则待测固体的密度可由（5）式求出：其不确定度公式为：[Uρρ]2=[(m2−m3)Um0(m1−m0)(m3−m2+m1−m0)]2+[(m3−m2)Um1(m1−m0)(m3−m2+m1−m0)]2+[Um2m3−m2+m1−m0]2+[Um3m3−m2+m1−m0]2+[Uρ0ρ0]2（8）四、实验内容1.测量某金属圆柱体的密度。（1）用游标卡尺测量金属圆柱体的直径D（6组数据）和高度H（6组数据）和质量m（3组数据），计算金属圆柱的体积，计算其密度及标准差和不确定度。（2）用流体静力称衡法测定金属圆柱体在水中的质量m0（3组数据），计算金属圆柱体的密度及标准差和不确定度，并与卡尺法比较。2.用比重瓶法测定m瓶、m瓶＋m物、m瓶＋m物＋m水、m瓶＋m水的数据各一组，并计算小块固体的密度及标准差和不确定度五、实验仪器：TG-328B型光电天平、游标卡尺、烧杯、比重瓶。六、实验数据的记录（1）卡尺法m/g163.96625163.9662163.96625---------------------------6D/cm2.502.5022.4982.5022.5042.500H/cm3.9984.0003.9963.9984.0004.000表3.3.1—1(2)流体静力称衡法T/℃21.021.5-------------------ρ0/g⋅cm−30.9980170.997907-------------------m1/g144.54239144.54238144.54240表3.3.1—2(3)比重瓶法m0=m瓶/g26.85221m1=m瓶+m物/g40.78571m2=m瓶+m物+m水/g89.12200m3=m瓶+m水/g77.25230表3.3.1—3七、实验数据分析:(1)卡尺法：m/gD/cmH/cm平均值163.966252.5014.000标准偏差σ5.7735¿10−60.0020980.001633A类不确定度...