测量不同物质的密度实验报告

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实验目的：练习使用天平、量筒测量固体和液体的密度

实验器材：天平、量筒、烧杯、盐水或牛奶、蜡块、细线、水、金属块或石块等

实验一：测量金属块（或石块）的密度（将测得的数据填入下表一中）

表一

实验二：测量蜡块的密度

实验步骤：如右图

（将数据填入下表二中）

表二

实验三：测量盐水（或牛奶）的密度

实验步骤：

1、在小烧杯中盛盐水，称出它们的总质量。

2、把烧杯中的盐水倒入量筒中一部分，记下量筒中盐水的体积。

3、称出小烧杯和剩余盐水的质量。

4、把测得的数据填入下表三中，求出盐水的密度。

表三

 

第二篇：基本长度测量密度测定实验报告

基本长度的测量

实验目的

1. 掌握游标和螺旋测微装置的原理，学会游标卡尺和螺旋测微器的正确使用

2．学习记录测量数据（原始数据）、掌握数据处理及不确定度的估算和实验结果表示的方法。

实验原理

1、游标卡尺构造及读数原理

游标卡尺主要由两部分构成，如(图2–1)所示：在一毫米为单位的主尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺（副尺），叫游标，利用它可以把主尺估读的那位数值较为准确地读出来。

图2–1

游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上个分度格的总长度与主尺上（）个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为，游标上最小分度值为，则有

                     （2.1）

那么主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）是：

                （2.2）

                               图2-7

常用的游标是五十分游标(=50)，即主尺上49 mm与游标上50格相当，见图2–7。五十分游标的精度值=0．02mm．游标上刻有0、l、2、3、…、9，以便于读数。

毫米以上的读数要从游标“0”刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。

即：先从游标卡尺“0”刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位，再从游标上读出毫米的小数位。

游标卡尺测量长度的普遍表达式为

                                （2.3）

式中， 是游标的“ 0 ” 刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数， 是游标的第 条线与主尺的某一条线重合， 。图 2 – 8 所示的情况，即 。

                                     图2–8

在用游标卡尺测量之前，应先把量爪A、B合拢，检查游标的“0”刻度线是否与主尺的“0”刻度线重合。如不重合，应记下零点读数，加以修正，即待测量。其中，为未作零点修正前的读数值，为零点读数。可以正，也可以负。

使用游标卡尺时，可一手拿物体，另一手持尺，如图2–9所示。要特别注意保护量爪不被磨损。使用时轻轻把物体卡住即可读数。

图2–9

2、螺旋测微器(千分尺)

常见的螺旋测微器如（图2–10）所示。它的量程是25mm，分度值是0.01mm。

螺旋测微器结构的主要部分是一个微螺旋杆。螺距是0.5 mm。因此，当螺旋杆旋一周时，它沿轴线方向只前进0.5mm。

螺旋柄圆周上，等分为50格，螺旋杆沿轴线方向前进0.01 mm时螺旋柄圆周上的刻度转过一个分格

这就是所谓机械放大原理。

测量物体长度时，应轻轻转动螺旋柄后端的棘轮旋柄，推动螺旋杆，把待测物体刚好夹住时读数，可以从固定标尺上读出整格数，（每格0.5mm）。0.5mm以下                图2–10

的读数则由螺旋柄圆周上的刻度读出，估读到0.001mm这一位上。如图2–11(a)和(b)，其读数分别为5.650 mm、5.150mm。

    (1) 记录零点读数，并对测量数据作零点修正。

(2) 记录零点及将待测物体夹紧测量时，应轻轻转动棘轮旋柄推进螺杆，转动小棘轮时，只要听到发出喀喀的声音，即可读数。                     

图2–11

实验仪器   

游标卡尺：        精度值：0.02mm  量程：125mm

螺旋测微器：      分度值：0.01mm  量程：25mm

被测物体：        小球；空心圆柱体。

实验内容

1．螺旋测微器测量圆球直径，不同位置测量6-8次，计算其不确定度，并写出测量结果的标准形式。

2．用游标卡尺测量空心圆柱体不同部分的外径、内径、高度，各测量6-8次。计算空心圆柱体的体积及其不确定度，并写出测量结果的标准形式。

数据处理：

1、用千分尺侧小钢球直径

根据测量原始数据，得小钢球直径测量值，数据如下表：

的测量值为：

A类不确定度为：

    B类不确定度为：

                  

    总的不确定度

    钢球直径测量结果：

2、用游标卡尺测量空心圆柱体的体积

根据测量原始数据记录，整理数据如下表：

 

D的A类不确定度为：

同理：

D的总的不确定度为

：

           

 

同理：    

空心圆柱体的体积为：

的不确定度

根据： 

有： ； ；

空心圆柱体的体积测量结果：

注： 实验室条件：1、温度：25.0℃；  2、大气压强：759mmHg；

 3、湿度：65%

        

固体和液体密度的测定

实验目的：

1、学会物理天平的正确使用。

2、用流体静力秤法测定固体和液体的密度。

3、复习巩固有效数字和学习间接测量量的不确定度的估算方法。

实验仪器

物理天平（附砝码）分度值：0.1g；量程：1000g；=0.05g

烧杯、不规则形状金属物体、纯水、盐水、温度计。

实验原理

密度是物质的基本属性之一，在工业上常常通过物质密度的测定而做成份分析和纯度鉴定。按密度定义：

                   (1.2.1)

测出物体质量和体积后，可间接测得物体的密度。

1.静力称衡法测不规则固体的密度

这一方法的基本原理是阿基来德原理（如图1）。物体在液体中所受的浮力等于它所排开液体的重量。在不考虑空气浮力的条件下，物体在空气中重为，它浸没在液体中的视重。那么，物体受到的浮力为：

和是该物体在空气中及完全浸没液体称量时相应的重量。又物体所受浮力等于所排液体重量，即：

式中是液体的密度，是排开液体的体积，亦为物体的体积。g为重力加速度。由式(1.2.1)，(1.2.2)，(1.2.3)可得待测固体的密度：

                                 

用这种方法测密度，避开了不易测量的不规则体积，转换成只须测量较易测量的重量。一般实验时，液体常用水，为水的密度。

2.流体静力称衡法测液体密度

测液体密度，可以先将一个重物分别放在空气中和浸没在密度己知的液体中称量，相应的砝码质量分别为和，再将该重物浸没在待测液体中称量，相应的砝码质量为。重物在待测液体中所受的浮力为：

                    

       

重物在密度的液体中所受的浮力为：

由式（1.2.5），（1.2.6）可得待测液体密度为：

实验内容与步骤

1.按天平的调节要求，调好天平。

①底板的水平调节。

②横梁的水平调节。

2.测量不规则金属物体的密度。

(1)测量物体在空气中的重量。

(2)称出物体浸没在液体中的重量。

将盛有水的烧杯置于天平托板上，并使物体浸没于水中，且使物体表面无气泡附着，称量出重量。

3.测量液体密度。

将前面测量的不规则金属物浸没在待测液体中，且使物体表面无气泡附着，称量出重量。

4.记录所用水的温度，查出相应的水的密度。

数据处理

流体静力称衡法测固体和液体密度数据记录

天平误差  0.05 

经查表25.0水的密度=0.99707g.cm^-3

1、不规则物体密度的测定

根据公式（1.2.4）式和数据记录

则：

因为测量采用单次测量的方式，根据单次测量不确定度的计算公式：

                 

当取：时，的不确定度为：

                 

则：             

根据间接测量的不确定度的传递公式：

得：

相对不确定度为：

不规则物体密度的测量结果为：

2、液体密度的测定

根据公式（1.2.7）式和数据记录

则：

因为测量采用单次测量的方式，根据单次测量不确定度的计算公式：

                  

当取：时，的不确定度为：

                 

则：             

根据间接测量的不确定度的传递公式：

得：

相对不确定度为：

不规则物体密度 的测量结果为：

实验室条件：  1、温度：25.0℃；  2、大气压强：759mmHg；

3、湿度：65%

附：纯水随温度的变化表（此次测量没有考虑大气压的影响）

不同温度下纯水密度()                                                          单位：g.cm^-3

误差分析

用流体静力称衡法确定固体的体积，是用重量的测量代替体积的测量，其方法可以不受物体形状的限制，凡在所选用的液体中不发生性质变化的物体均可用此方法，但是，用天平测量物体重量的误差是来自多方面的因素，比如，天平不等臂，砝码的误差，天平灵敏度的限制等。天平的估读误差（即由于视差及天平指针指示灵敏程度的限制造成的示值偏差）为±0.05×10^-3kg.另外，测固体密度时悬线越细，渗入液体部分越少越好，且不吸附液体的金属线或尼龙线比棉线要好。可见，引起误差的原因很多。该实验使用的棉线绳，难免产生棉线吸水而造成的误差，建议采用不吸水的呢绒绳较好。

大学物理实验

（教案）

实验题目：基本长度的测量

及

固体和液体密度的测定

（参考实验报告）

教学年级：一年级第二学期

教师：王德明