23实验密度的测量•【实验目的】1、学习用流体静力称衡法测量固体和液体的密度。2、掌握物理天平的正确使用方法。•【实验仪器】物理天平、游标卡尺、水杯及待测样品(铜圆柱体，盐水)•【实验原理】1、固体的密度的测量：一)规则物体的密度测量：设物体质量为m体积为V,则该物体的密度为1)对形状规则的圆柱体，质量m可由物理天平称出，体积V可以直接测量物体的外形尺寸,然后应用几何公式计算出来。即：V=_nd2h4其中d是圆柱体直径：h是圆柱体高度。于是4mP=—兀d2h(二)不规则物体的密度测量：⑴p>1的固体根据阿基米德原理，物体浸在液体中所减少的重量(P-P),即受到的浮力:12等于它所排开同体积液体的重量。故有P—P=PVg(4)12t如果用天平分别称出物体在空气中的质量m(P=mg)及物体浸没在水111中的表现质量m2(P=mg),则(m-m)g就等于物体与同体积的水的重量，22212(m-m)即为这部分水的质量。12物体所排开的水的体积(即物体的体积)为5)则固体的密度：mP=Pi(6)tm—m12这就是流体静力称衡法的基本原理。(2)p<1的固体设待测物(p<1)在空气中的质量为m,辅助物(p>1)在空气中的质量和2浸没于水中的表观质量分别为m和m，将两个物体连在一起后完全浸没于水中01的表观质量为m，则辅助物和待测物一起完全浸没于水中时受到的浮力为3F'=(m+m—m)g203而待测物浸没于水中时受到的浮力则为F=pVg=(m+m-m)g-(m-m)g水20301即待测物体积：V=(m2+化-m3)/p水由定义式p=m/V可得待测物密度2mpp=2__水m+m-m2132、液体的密度测量：此法要借助于不溶于水并且和被测液体不发生化学反应的物体(一般用玻璃块)。设物体的质量为m，将其悬吊且浸没在被测液体中的称衡值为m，悬吊且13浸没在水中的称衡值为m，则参照上述讨论，可得液体的密度p等于2m-mP=P丄3(7)tm一m丄2•【实验内容与步骤】(一)测量圆柱体的密度：1、用游标卡尺测量圆柱体的直径和高度，每个物理量测5次，并将测量结果记录于表(1)中。按直接测量结果表示的要求，计算它们的不确定度，并将测量结果表示出来。2、用物理天平测量圆柱体的质量。只要求测量一次。按只测一次确定不确定度的方法，将测量结果表示出来。3、按数据处理的方法，把圆柱体密度的测量结果表示出来。（二）用流体静力称衡法测固体的密度：1、用天平测不规则物体在空气中的质量m和全部浸没在水中的质量m。只12要求测一次，按只测一次时确定不确定度的方法，将测量结果表示出来。2、用温度计测出水的温度t,查表确定水的密度P。t3、计算P和A,完整表示测量结果。P（三）用流体静力称衡法测液体的密度：1、用天平测固体在空气中的质量m和全部浸没在水中的质量m及全部浸12没在被测液体中的质量m。只要求测一次，按只测一次时确定不确定度的方法,3将测量结果表示出来。•【数据记录及结果处理】表（1）圆柱体及物体质量的测量数据记下室温t=（0C）名称次数12345平均值柱体的直径d(cm)Ad=d一di(cm)柱体的高度h(cm)Ah=h一hi(cm)物体在空气中的质量m=+0.05(g)mi(g)i物体在水中的质量m=土0.05(g)m2(g)2物体在盐水中的质量m=土0.05(g)m3(g)3天平感量kg天平最大称量kg查表得室温下水的密度p=（kg/m3）t计算：艺\d-diS=.+d(n一1)I；A—\：S2+A2=d、di:T^h1Sh-【哉百—；Ah十+A2=kg/m3)G1/\G2<2G)2‘G)2—-m++71pmk1丿kdkh丿p—p±G—P2）静力称衡法测不规则固体密kg/m3)(kg/m3)mp—Jpm—mt12kg/m3)m1m2丿mkg/m3)p-p±G—m—mp—丄亠p=m—mtkg/！）测规则铜圆柱体的密度：kg/m3)Q2mkg/m3)P=P±GP【实验教学指导】1．本实验在操作中首先要做好天平的调节，这是非常关键的一步。2．在实验过程中学生常常容易发生违规操作行为（在横梁抬起的情况下进行具体操作等），教师需不断提示。3．称衡平衡时指针不得偏离平衡刻线一小格（不论左或右），因砝码最小配置与刻度尺最小分度值相同。4．读取估读数据时，要注意指针的偏转方向，以便对估读值进行修正。•【附录】物理天平的使用介绍物理天平的构造如图2-3-1所示，在横梁上装有三角刀口A、F、F,中间12刀口A置于支柱顶端的玛瑙刀垫上，作为横梁的支点。两边刀口各悬挂秤盘P、1P,横梁的下方固定一个指针，当横梁摆动时，指针尖端就在支柱的下方标尺前2摆动，制动旋...
