凯里学院中学物理设计性试验报告

物理学 专业10物本2班，学号2010405308   姓名      成绩

固体密度的测量实验设计

（天平三测法）

一.实验目的

1. 掌握测定规则物体和不规则物体密度的方法 

2. 掌握物理天平的使用方法 

3. 学习不确定度的计算方法正确地表示测量结果 

4. 学习正确书写实验报告。

二．实验器材：物理天平，烧杯，水，细线，待测物体

物理天平的读数方法： 

    用天平称衡时，必须确定天平的平衡位置，即确定天平的停点。灵敏度高的天平，两边常左右摆动，不易停下来，正确而迅速地判断天平的平衡位置，是实验操作的关键。如果一定要等天平停止摆动，既费时又不经济，因此往往不等它静止，而直接从指针左右摆动的位置来推算它该停的位置——停点。 

?? 

天平无载荷（两盘均空着）时的停点，称为天平的零点。在正常情况下，零点应该在标尺中央刻度上（一般实验用的物理天平中央刻度为“10”）或其左右一个刻度以内，若相差太大，可在天平止动的情况下，稍微调节横梁上左右两端的平衡螺帽，至零点返回正常位置为止。 

 三。实验原理

如果一个固体质量为m，体积为V，则它的密度为： 

四．实验步骤

(1)烧杯装满水用天平称出质量为m1 

(2)将石块用细线放入杯中水溢出称出质量为m2 

(3)将石块取出称出剩余水和杯的质量为m3 。所以石块的质量为m2-m3  

石块的体积与排开水的体积相等V水=m水/ρ水=(m1-m3)/ ρ水=V石 

(4)石块的密度为ρ=(m2-m3) ρ水/(m1-m3)

五．实验数据记录

六．实验数据处理

1.根据实验所得数据

由得：

对于第一组数据

对于第二组数据

对于第三组数据

对于第四组数据

由上述四组数据得

2.实验误差分析

砂岩密度在这个范围内，一般都是以计算

故误差百分比为

分析：本次实验还算是成功的，在实验中排水的时候由于烧杯上的水未能全部搽干净，还有在把石块拿出来的时候把石块吸收了小一部分水，还有水对石块的浮力等原因，带来的误差。影响了实验结果。

七．注意事项

1.正确使用物理天平，注意使用的事项。

2.放石块的时候要轻拿轻放，避免把水溅出来。

3.排出水后要用纸把烧杯外壁搽干净在称量。

4.石块拿出是应该在烧杯上方多停留会，让石块上的水滴会烧杯中减小测量误差。

 

第二篇：固体密度的测量

固体密度的测量

一、实验目的

1. 学习物理天平的正确使用。

2. 用流体静力称衡法测定固体的密度。

3. 进一步熟悉游标卡尺的使用。

二、实验原理

1. 规则物体的密度测量

形状规则的固体，我们可以通过直接测量它的质量和体积来求出其密度，对于高度为h的圆柱体铜块，测其质量，则其密度为

对于长宽高分别为a、b、c，质量为的长方体木块，它的密度为

2. 不规则固体的密度测量

对于不规则固体，其体积不可用长度测量仪器直接测量，但可通过阿基米德原理，采用流体静力称衡法间接测出体积。由于浸入液体中的物体受到液体的静压力（即浮力）的作用，故称为流体静力称衡法。

如果不计空气阻力，一块不规则的铜块在空气中称量时，质量为，在液体中称衡时的质量为，那么铜块排开液体的重力

式中为液体的密度，为铜块的体积，从上式的,从而间接的解决了体积测量的问题，故有

如果所用的液体为纯水，测出水温，查出密度，即可计算出物体的密度。

对于不规则的木块，由于他的密度小于水的密度，可先称出木块在空气中的质量然后在木块下面挂一个物体，并将重物浸没在水中而木块在空气中，称出质量,最后将木块和重物一起全部浸在水中，称出其质量，则木块所受到的浮力为

式中为木块的体积，所以木块的密度为

只有在浸入液体后物体的性质不会改变的情况下，才能用流体静力称衡法测量它的密度

3，物理天平的使用

注意刀口不要磨损

4，实验误差的修正

⑴空气浮力的修正

⑵物理天平的称衡误差

三、实验内容。

a. 测定木块的密度。

1. 用游标卡尺测出木块长a，宽b，高c。

2. 用物理天平测出其在空气中的质量与对应的感量。

3. 将水桶置于天平托盘上，用细棉线将木块挂在天平左侧钩上木块下端用细线挂铜圆柱，使木块在空气中，铜圆柱完全浸没，称出质量与对应的感量。

4. 将圆柱直接挂到木块下，使二者均浸没，称出质量与对应的感量。

5. 用温度计测出水温。

b. 测定铜圆柱体的密度

1. 用游标卡尺测量圆柱的直径d与高度h。

2. 用物理天平测出其在空气中的质量与对应的感量。

3. 将水桶置于天平托盘上，用细棉线将圆柱挂在天平左侧钩上，使其完全浸没于水中，称出质量与对应的感量。

4. 用温度计测出水温。

四、数据处理

测量金属圆柱体的密度

         

测量木块的密度

实验数据处理

1，规则物体密度

铜块 

木块 

2，不规则物体

水温是 所对应的密度

所以通过公式计算得：

铜块：

木块：

五、实验讨论  

两种方法所测出的密度有一定差异。通过直接测量体积和质量求密度的方法相对不准确，因所测物体的形状并不可能是完美的几何体，而流体静力称衡法所测定的密度只需要测出质量即可。但使用流体静力称衡法测定时，需注意不可使物体接触水桶壁和底，水中的物体周围不可有气泡，且被悬吊的物体勿转动、摆动。

比重法测量时计算的体积并没有计算物体上小钩的体积，但计算所得密度却比流体静力称衡法测定的密度小，可能原因有（1）对物理天平的操作不熟练导致质量测定不准确。（2）仪器问题，天平老损、配件不配套，砝码有破损等原因使质量测不准。（3）两种方法测量得出结果有差别。

使用物理天平注意操作天平时需将，天平横梁支起，且不可更换天平的载物盘与配套的砝码等。且为了减小细线体积造成的影响，尽量使用细的线，且使用单根线。

本次实验所用小木块漆层已脱落，防水效果较差，浸入水中小木块会少量吸水，造成误差。而且长方体小木块其中两个面并不是完全平行，对其体积的测量造成了影响。

六、实验问题

1，密度和温度有关系吗？

答：有关，温度会造成物体体积的变化，而不会造成质量变化，所以造成了密度的变化。

2，上述两种方法得出的密度，哪一种方法更精确？

答：后者。测量的物体并不是完美的几何体，对体积的测量会不准，而流体静力称衡法只需要测出质量。

3，用流体静力称衡法测定固体密度时，如果固体表面吸附有气泡，则实验所得密度值偏大还是偏小？为什么？

答：偏小。排开液体体积因有气泡而偏大，计算所得的密度即偏小。

4，在天平的操作过程中，如何消除不等臂误差

答：使用复称法，将物体置于左盘，砝码置于右盘，称得质量，再将物体与砝码位置互换，称得质量。根据力矩平衡原理，被称量物体质量为