固体密度的测量

固体密度的测量

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范文一:固体密度的测量

《固体密度的测定》示范报告

竺江峰 2008年2月28日 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. 掌握游表卡尺、螺旋测微器、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、 实验仪器:

1. 游表卡尺:(0-150mm,0.02mm) 2. 螺旋测微器:(0-25mm,0.01mm) 3. 物理天平:(TW-02B型,200g,0.02g)

三.实验原理:内容一:测量细铜棒的密度

根据 

mV

(1-1) 可得 

4m

dh

2

(1-2)

只要测出圆柱体的质量m、外径d和高度h,就可算出其密度。

内容二:用流体静力称衡法测不规则物体的密度

1、待测物体的密度大于液体的密度

如果不计空气的浮力,物体在空气中的重量W = mg与它浸没在液体中的视重W1 = m1g之差即为它在液体中所受的浮力:

FWW1(mm1)g

F0Vg

(1-3) 根据

阿基米德

(1-4)

0是液体的密度,在物体全部浸入液体中时,V是排开液体的体积,亦即物体的体积。由式(1-1)和式(1-4)可得



mmm1

0

(1-5)

本实验中液体用水,0即水的密度,不同温度下水的密度见本书附录附表5。 2、待测物体的密度小于液体的密度

将物体拴上一个重物,加上这个重物后,物体连同重物可以全部浸没在液体中,这时进行称衡,如图1-1(a),相应的砝码质量为m2,再将物体提升到液面之上,而重物仍浸没在液体中,这时进行称衡,如图1-1(b),相应的砝码质量为m3,则物体在液体中所受的浮力:

图 1-1 用流体静力称衡法称密度小于水的物体

1

F(m3m2)g



mm3m2

(1-6) 密

0

(1-7)

只有当浸入液体后物体的性质不会发生变化时,才能用此法来测定它的密度。 注:以上实验原理可以简要写。 四. 实验步骤: 实验:测量细铜棒的密度

1.熟悉游标卡尺和螺旋测微器,正确操作的使用方法,记下所用游标卡尺和螺

旋测微器的量程,分度值和仪器误差.零点读数。

2.用游标卡尺测细铜棒的长度h,在不同方位测量5次分别用游标卡尺和螺旋

测微器测细铜棒的直径5次,计算它们的平均值(注意零点修正)和不确定度.写出测量结果表达式并把结果记录表格内.

3.熟悉物理天平的使用的方法,记下它的最大称量分度值和仪器误差.横梁平衡,正确操作调节底座水平, 正确操作天平.称出细铜棒的质量m,并测5次,计算平均值和不确定度,写出测量结果表达式.

4.用 铜

4dh

2

公式算出细铜棒的平均密度

5.用不确定度的传递公式求出密度的相对不确定度和绝对不确定度,写出最后的结果表达式: 表格中.

6.求出百分差:铜焊条密度的参考值:铜8.426103Kg/m3.

实验内容二: 用流体静力称衡法测不规则物体的密度

1.测定外形不规则铁块的密度(大于水的密度);

(1)按照物理天平的使用方法,称出物体在空气中的质量m,标出单次测量的不确定度,写出测量结果。

(2)把盛有大半杯水的杯子放在天平左边的托盘上,然后将用细线挂在天平左边小钩上的物体全部浸没在水中(注意不要让物体接触杯子边和底部,除去附着于物体表面的气泡),称出物体在水中的质量m1 ,标出单次测量的不确定度,写出测量结果。

(3)测出实验时的水温,由附录附表5中查出水在该温度下的密度0。

(4)由式(1-5)计算出,同时用不确定度传递公式计算的不确定度,最后写出测量结果和相对不确定度,并和铁栓密度的参考值:

33

铁7.82310Kg/m的数值比较之,求出百分差。

2.测定石蜡的密度(小于水的密度) (1)同上测出石蜡在空气中的质量m;

(2)将石蜡拴上重物,测出石蜡仍在空气中,而重物浸没水中的质量m3; (3)将石蜡和重物都浸没在水中,测出m2;

(4)测出水温,由《大学物理实验》教材表中查出0; (5)由式(1-7)计算及。

(6)求出百分差:石蜡密度的参考值:石蜡0.898103Kg/m3。 五、实验数据记录:

铜焊条、铁栓、石蜡密度的理论参考值:

2

103kg/m3 并记录到

33

铜8.42610Kg/m 、 铁7.82310Kg/m 、石蜡0.89810Kg/m

3333

d铜4.9664.9694.9734.9714.9694.970(mm)

3

d铜修4.9700.0024.968(mm)

h铜97.7697.7497.7297.7697.7297.74(mm)

m铜15.948

15.94615.946

15.44

15.9g46515.

h铜

m铜

2

2

0m.m03 (

)

0.020(mm)

铜

4铜

d铜修

h铜

2

8.41610Kg/m

33

E



3

3

3

铜E铜铜0.032%8.416100.00310(Kg/m)

EP铜

铁

m

铜铜参

铜参

0

12.540

8.4168.426

8.426

100%0.12%

mm1

12.54010.926

0.999700107.76710(kg/m)

333

E铁



铁

mm1m(mm1)

m

12.54010.92612.540(12.54010.926)

4

0.0206.1%

铁E铁铁6.1%7.767100.4810(Kg/m)

EP铁

333

铁铁参

铁参

mm3m2

7.7677.823

7.823

100%0.72%

石蜡0

3.44214.31610.564

0.999700100.917110(kg/m)

333

E石蜡



石蜡

mm

2mm3m2

0.0203.442

20.02014.31610.564

3

3

1.7%

石蜡E石蜡石蜡1.7%0.9171100.01610(Kg/m)

EP石蜡

3

石蜡石蜡参

石蜡参

(

0.91710.898

0.898

)100%2.2%

七、结果讨论及误差分析: 1、铜密度的百分差为负的0.12%,测量值比参考值偏小,但偏小较小。其误差产生的主要原因:由于铜棒不是绝对圆柱体,所以圆柱直径d的测量值存在着系统误差,另外虽然采用了多次测量,但随机误差只能减小,不能消除。 2、铁密度的百分差为负的0.72%,测量值比参考值偏小,但偏小较小。其误差产生的主要原因:实验方法采用流体静力称衡法来测物体的密度,拴铁块的线用棉线,存在一定的系统误差,而且放入水中在铁块周围存在少量的气泡,使铁块质量在水中的视值偏小,产生了系统误差,测量值偏小。

3、石蜡密度的百分差在2.2%,误差较大。其误差产生的主要原因:实验方法采用流体静力称衡法来测物体的密度,拴铁块和石蜡的线用棉线,存在一定的系统误差,而且放入水中在石蜡和重物周围存在少量的气泡,使石蜡和重物在水中的视值偏小,另外被测石蜡是用蜡烛,含有杂质,测量值偏大。

注意:以上内容只作参考,杜绝抄袭。

5

范文二:测量固体的密度

七年级实验二:测量物体的密度

班级 姓名

实验试题:

测量固体、液体的密度

实验器材:

天平和砝码、量筒、小石块(能放进量筒内)、玻璃杯、水,细线、食盐水。

实验步骤(固体密度):

1、检查天平是否已平衡。(若未平衡则将其调至平衡,可请老师帮助调) 2、用天平测出小石块的质量。

3、向量筒中倒入适量的水,用细线将小石块系牢,将小石块浸没在量筒的水中。

4、将实验获得的数据填入到数据记录表中,并根据这些数据求出小石块的密度。

5、整理仪器。

数据记录:

测液体密度实验记录

数据记录:

七年级实验二:测量物体的密度

班级 姓名

实验试题:

测量固体、液体的密度

实验器材:

天平和砝码、量筒、小石块(能放进量筒内)、玻璃杯、水,细线、食盐水。

实验步骤(固体密度):

1、检查天平是否已平衡。(若未平衡则将其调至平衡,可请老师帮助调) 2、用天平测出小石块的质量。

3、向量筒中倒入适量的水,用细线将小石块系牢,将小石块浸没在量筒的水中。

4、将实验获得的数据填入到数据记录表中,并根据这些数据求出小石块的密度。

5、整理仪器。

数据记录:

测液体密度实验记录

数据记录:

范文三:固体密度的测量

第32卷 第9期2012年9月

HYSICSEXPERIMENTATION P

櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶

物 理 实 验

Vol.32 No.9

,e.2012  Sp

固体密度的测量

俞晓明a,陈 辉b

()盐城工学院a基础教学部;机械工程学院,江苏盐城2.b.24051

对密度测量实验装置进行了改进,利用杠杆原理和阿基米德原理避开质量和体积的测量,测得了密度大于  摘 要:

水的石块和小于水的木块的质量密度.

关键词:杠杆原理;阿基米德原理;流体静力称衡法;密度

()中图分类号:G633.7   文献标识码:A   文章编号:10054642201209003303---

1 引 言

密度是材料基本物理性质之一,其测量在理论和工程上都有着重要的意义.密度ρ为其质量即m与体积V之比,

整个过程无需水的石块和小于水的木块的密度,操作方便.用接水袋接水,

2 石块密度的测量

2.1 实验装置及步骤

实验装置如图1所示

()1ρ=V,

因此,准确测量质量m和体积V成为关键.m的]测量一般转化为力的测量,如文献[等利用托盘1]天平实质是等臂杠杆来测量力;文献[等利用焦2]利秤来测量力;文献[等通过传感器将力的测3-5量转化为电压的测量.固体V的测量可分为3类:其一,对规则固体采用长度测量工具测量诸如长度、厚度等物理量,然后计算出体积.其直径、

二,对不规则且不溶于水、不吸水或与水不发生化学反应的固体,若其密度大于浸入液体,采用流体

6-7]

,静力称衡法[即根据阿基米德原理采用排空

铁架台 B.带有平衡螺母和自制毫米刻度尺并可A.

绕固定在铁架台上的轴转动的铝制杠杆 C,套在D.杠杆上质量可忽略的塑料移动挂钩 E.固定在杠杆上并与杠杆垂直的长直指针 F.固定在铁架台上的量角器 G.用细线拴着的石块 H.钩码 I装有水.的烧杯 J水银温度计 K.高度调节垫板.

图1 测量固体密度的实验装置

法测量体积;若密度小于浸入液体,则可绑缚密度

2,8]

较大的固体后再采用流体静力称衡法[.其三,

对不规则但溶于水、吸水或与水发生化学反应以

9-11]及多孔物质、粉尘物质,多数利用排气法[或排8,12]沙法[.

]文献[根据“物体排开水的重力与它的重13,力之比等于动力臂与阻力臂之比”通过将“被测物体挂在密度秤左端,接水袋挂在密度秤的右,端”设计了固体密度秤.本文在此基础上,改进了实验装置和步骤,应用杠杆原理、阿基米德原理测得了密度大于和已知温度下水的密度公认值,

首先,将细线的一端拴住石块,另一端系在铁在铁架台转轴下方安装量角器架台A的转轴上,

”刻度与拴住石块的细线对准(石块用F并使其“0

作铅垂仪)将长直指针E垂直.解离细线和石块,固定在杠杆上,在杠杆的轴处涂上适量润滑油,安

20120514 收稿日期:--

:(,作者简介俞晓明男,江苏如皋人,盐城工学院基础教学部讲师,博士研究生,从事物理及实验教学工作.1977-)

装杠杆并调节两端的平衡螺母直至指针E指向量角器F的“刻度,此时杠杆水平.接着,将用0”细线拴着的石块G系在杠杆左端的挂钩C上并移动右侧挂钩D与钩码H至指针指固定挂钩C,“”,读出此时挂钩C的读数d挂钩D的读数00、将盛水的烧杯I放在石块下方,调节垫d1.然后,板K的高度,使石块G浸没水中(保持挂钩C的,读数d调节杠杆右侧挂钩D,使指针再次0不变)”,读出此时挂钩D的读数d指“0′.读出温度计1J的读数.

改变挂钩C的位置,重复相关实验步骤,多次测量,取平均值.2.2 实验原理

设石块的质量为ms、体积为Vs,钩码的质量为mp.当石块未浸入水时,根据杠杆原理有

3 木块密度的测量

3.1 实验方法与步骤

木块密度小于水的密度,不能全部浸入水中,将密度较大的钩码绑缚于木块的下端,使其浸没水中.

首先,调节杠杆螺母,使杠杆水平.将木块绑缚于细线的中间,细线的一端系在杠杆左侧的挂”,钩C上,移动右侧挂钩D,使指针指“读出此时0挂钩C的读数d挂钩D的读数d将另0、1.接着,一钩码绑缚在木块的下方,将烧杯I放在钩码和保持挂钩C的位置不变,调节垫木块的正下方,

板K的高度,向烧杯中加入适量的水,使钩码浸,此时木块尚未接触水面)调节杠杆右没在水中(

”,读出挂钩D的读数d侧挂钩D,使指针指“0′.1最后,继续向烧杯中加水,使钩码和木块都浸没于,读出此时挂调节挂钩D,也使指针指“水中,0”钩D的读数d整个过程中不得使木块下″.注意:1方的钩码接触烧杯底部.

改变挂钩C的位置,重复上面的实验步骤,多次测量,取平均值.3.2 实验原理

设木块的质量为mt、体积为Vt.当左侧只有

木块时,根据杠杆原理有

msddgg0=m1,p

当石块全部浸入水时,有

()2

()msdVsdd′,3ggg0-w0=m1pρ式(中ρ3)w为水的密度.水的温度可由温度计J读出,该温度下其密度公认值可从手册查出.由))式(计算出石块的密度ρ13~(s为

d1

s=ρw.dd′1-1

2.3 实验数据

()4

利用固体密度测量装置测得的实验数据如表

珋测=2.1所示.通过计算可以得石块的ρ63×

·m-3,测量温度为2k0℃.实验中由于石块10g

的材质不同,密度没有公认值,为此用同样的方法

33 珋测=7./,继续测量铁柱的密度为ρ74×10kmg

ddmtgg0=m1,p

当石块浸没在水中而木块仍处在空气中时有

()5()6

dddmtFsd′,ggg0+ms0-0=m1p当石块和木块都浸没于水中时有

)式(中F6s为石块浸没在水中时所受的浮力.()mtddFsdVdd″.7gggg0+ms0-0-wt0=m1pρ

)))由式(和式(得木块的密度为157~(

测量温度为22℃.实验所用的铁柱为规则物体,用游标卡尺测量其内外径和高度,用天平测量质

33

/,量,测得ρ测两者误差δ=′=7.86×10kmg

这表明采用该方法测量石块质量密度可1.53%,

所测结果可信.行,

表1 石块与铁柱密度的测量数据

材料石块

3////(·m-3)dmm dmm d′mmρ10k011g

d1

t=ρw.d′-d″11

()8

3.3 实验数据

经测量,得到如表2所示的实验数据,经计算

3 珋测=0.·m-3,得ρ测量温度为2653×10k3℃.g

100.0 120.0 150.0 110.5

铁块

131.0 151.0

78.2 92.9 116.1 104.5 124.5 143.0

48.2 57.6 72.4 91.0 108.5 124.5

2.602.632.657.737.777.71

表2 木块密度的实验数据

3 ////(·m-3)dmm dmm d′mm d″mmρ测/10k0111g

100.02.009.5 3 1 130.03.151.0 4 1

60.7 84.9

0.6540.6500.654

180.01.808.314.0 6 2 1

2005:28.  科学技术出版社,-

4 实验现象与误差分析

实验时发现:石块密度的测量与杠杆右侧1)质量无关,可用质量相当的任意使用钩码的形状、

配重代替;木块密度的测量与使木块能够浸入水质量等也无关,亦可用密度大于面的钩码的形状、

水的配重代替.石块-木块密度的测量均与杠2)且同一物质测量杆左侧挂钩C的位置d0无关;/密度时,与理论dd01的3次测量结果变化不大,分析结论一致.

实验产生的误差主要有:空气对石块和木1))块有浮力作用;空气的流动、石块和木块悬挂时2的微小摆动以及杠杆轴处的摩擦等也有影响.

[]胡凌云.固体和液体密度测定实验的改进2 胡平亚,

[]():J.大学物理,1999,1882829.-

[]3 陈莹梅.用半导体应变计精确测量固体和液体的密

]():度[J.实验技术与管理,2006,2394244.-[]康伟芳.应用半导体测力计测量固体和液4 王连加,

],体的密度[自然科学版)J.辽宁大学学报(2007,():3412829.-

[]乔亚力.固体和液体的密度电测量实验方法5 刘泓,

]():的研究[J.大学物理实验,2009,2325355,61.-[]东南6M].2版.南京: 刘映栋.大学物理实验教程[

大学出版社,1998:41.

[]陈继康.基础物理实验[南京师范7M].南京: 何捷,

大学出版社,2003:27.

[]]周平.浸润性固体密度的测量[8J.绥化学院 胡毅,

():学报,2005,252161162.-

[]]9J.物理实 青一平.可溶性固体微粒密度的测量[

():验,1994,146278279.-

[]张爱莲,刘玉凤.利用气体状态方程精确10 郭长武,

]():测定固体密度[J.分析仪器,200141718.-

[]崔益和.绝对零度与可溶性物质质量密度11 俞晓明,

]:的等压膨胀法测量[J.物理实验,2011,31(10)3639.-

[王玉清,任新成.吸水固体密度的测量12] 安爱芳,

[],:自然科学版)J.延安大学学报(1997,16(2)8284.-

[]]():13J.物理实验,2006,2610 邢海根.固体密度秤[

2930.-

[]14 中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课

[程标准(实验稿)北京:北京师范大学出版社,M].2001:19.

5 结束语

利用杠杆原理和阿基米德原理,避开质量和体积的测量,测得了密度大于水的石块和小于水的木块的密度.该方法对实验器材的要求不高,、“教师可在学生探究过“长度和时间的测量”物体、“的质量与体积之间的关系”影响物体所受重力、“浮力的大小”和“杠杆的平衡条件”大小的因素”

的基础上,设计成学生课外探究的实验选题,以启发学生思维、开阔学生视野,培养学生创新意识,

[14]

》“更好地体现《物理课程标准(实验稿)通过实

验理解密度的概念”的要求.

参考文献:

[][李容.物理(江苏18年级下册)M].南京: 刘炳升,

Soliddensitmeasurement y

abYU XiaoinCHEN Hui-m g,

(;,a.DeartmentofBasicCoursesb.SchoolofMechanicalEnineerin      pgg

,)YanchenInstituteofTechnoloYanchen224051,China  ggyg

:AbstractTheexerimentaldeviceforsoliddensitmeasurementwasimroved.Basedonthele          -pyp

,verrincileandArchimedesrincilethedensitofstoneandwoodweremeasuredwithouttheneed             ppppy tomeasurethemassandvolumedirectl.      y

:;A;;Kewordsleverrchimedeshdrostaticweihinmethoddensitrincilerincile   yggyppppy

[责任编辑:尹冬梅]

范文四:固体密度的测量

固体密度的测量

俞晓明a陈辉b

盐城工学院a.基础教学部b.机械工程学院,江苏盐城224051

摘要:对密度测量实验装置进行了改进,利用杠杆原理和阿基米德原理避开质量和体积的测量,测得了密度大于水的石块和小于水的木块的质量密度.

杠杆原理;阿基米德原理;流体静力称衡法;密度

G633.7

1005-4642(2012)09-0033-03

2012-05-14

俞晓明(1977-),男,江苏如皋人,盐城工学院基础教学部讲师,博士研究生,从事物理及实验教学工作.

万方数据

万方数据

得lD测=0.61

第9期俞晓明,等:固体密度的测量

科学技术出版社,2005:2-8.

35

4实验现象与误差分析

实验时发现:1)石块密度的测量与杠杆右侧使用钩码的形状、质量无关,可用质量相当的任意配重代替;木块密度的测量与使木块能够浸入水面的钩码的形状、质量等也无关,亦可用密度大于水的配重代替.2)石块一木块密度的测量均与杠杆左侧挂钩C的位置d。无关;且同一物质测量

[23胡平亚,胡凌云.固体和液体密度测定实验的改进

i-J-I.大学物理,1999,18(8):28—29.

E33陈莹梅.用半导体应变计精确测量固体和液体的密

度[J].实验技术与管理,2006,23(9):42—44.[4]王连加,康伟芳.应用半导体测力计测量固体和液

体的密度[J].辽宁大学学报(自然科学版),2007,

34(1):28-29.

[53刘泓,乔亚力.固体和液体的密度电测量实验方法

的研究[J].大学物理实验,2009,23(2):53—55,61.[63刘映栋.大学物理实验教程[M].2版.南京:东南

大学出版社,1998:41.

[73何捷,陈继康.基础物理实验[M].南京:南京师范

大学出版社,2003:27.

[83胡毅,周平.浸润性固体密度的测量[J1.绥化学院

学报,2005,25(2):16i-162.

[93青一平.可溶性固体微粒密度的测量[J].物理实

密度时,d。/d。的3次测量结果变化不大,与理论

分析结论一致.

实验产生的误差主要有:1)空气对石块和木块有浮力作用;2)空气的流动、石块和木块悬挂时的微小摆动以及杠杆轴处的摩擦等也有影响.

结束语

利用杠杆原理和阿基米德原理,避开质量和

验,1994,14(6):278—279.

体积的测量,测得了密度大于水的石块和小于水的木块的密度.该方法对实验器材的要求不高,教师可在学生探究过“长度和时间的测量”、“物体的质量与体积之间的关系”、“影响物体所受重力大小的因素”、“浮力的大小”和“杠杆的平衡条件”的基础上,设计成学生课外探究的实验选题,以启发学生思维、开阔学生视野,培养学生创新意识,更好地体现《物理课程标准(实验稿)》[14]“通过实验理解密度的概念”的要求.

[103郭长武,张爱莲,刘玉凤.利用气体状态方程精确

测定固体密度[J].分析仪器,2001(4);17—18.

[113俞晓明,崔益和.绝对零度与可溶性物质质量密度

的等压膨胀法测量[J].物理实验,2011。31(10):

36-39.

[123安爱芳,王玉清,任新成.吸水固体密度的测量口].延安大学学报(自然科学版),1997,16(2):

82-84.

[13]邢海根.固体密度秤[J].物理实验,2006,26(10):

29-30.

参考文献:

[13刘炳升,李容.物理(8年级下册)[M].南京:江苏

[14]中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准(实验稿)[M].北京:北京师范大学出版社,

2001:19.

Soliddensity

measurement

YUXiao-min98.CHENHui“

(a.DepartmentofBasicCourses;b.Schoolof

Mechanical

Engineering。

YanchengInstituteofTechnology,Yancheng224051,China)

一一{

Abstract:Theexperimentaldeviceforsoliddensitymeasurementwasimproved.Based

ver

on

thele—

principleandArchimedesprinciple,thedensityof

stone

andwoodweremeasuredwithouttheneed

to

measurethemassandvolumedirectly.

Keywords:leverprinciple;Archimedesprinciple;hydrostaticweighingmethod;density

[责任编辑:尹冬梅]

万方数据

固体密度的测量

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

俞晓明, 陈辉, YU Xiao-ming, CHEN Hui

俞晓明,YU Xiao-ming(盐城工学院基础教学部,江苏盐城,224051), 陈辉,CHEN Hui(盐城工学院机械工程学院,江苏盐城,224051)物理实验

Physics Experimentation2012,32(9)

1.刘炳升;李容 物理(8年级下册) 2005

2.胡平亚;胡凌云 固体和液体密度测定实验的改进 1999(08)3.陈莹梅 用半导体应变计精确测量固体和液体的密度 2006(09)4.王连加;康伟芳 应用半导体测力计测量固体和液体的密度 2007(01)5.刘泓;乔亚力 固体和液体的密度电测量实验方法的研究 2009(02)6.刘映栋 大学物理实验教程 19987.何捷;陈继康 基础物理实验 2003

8.胡毅;周平 浸润性固体密度的测量 2005(02)9.青一平 可溶性固体微粒密度的测量 1994(06)

10.郭长武;张爱莲;刘玉凤 利用气体状态方程精确测定固体密度 2001(04)11.俞晓明;崔益和 绝对零度与可溶性物质质量密度的等压膨胀法测量 2011(10)12.安爱芳;王玉清;任新成 吸水固体密度的测量 1997(02)13.邢海根 固体密度秤 2006(10)

14.中华人民共和国教育部 全日制义务教育物理课程标准(实验稿) 2001

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wlsy201209007.aspx

范文五:测量固体和液体的密度

测量固体和液体的密度

一、教学目标

(一)知识与技能目标

1.掌握测定固体和液体物质密度的实验原理。

2.学会测量固体和液体的密度,会查密度表,尝试用密度知识解决简单问题。

3.培养运用所学知识解决问题的能力。

(二)过程与方法目标

1.培养实验能力。

2.通过动手实验来掌握测密度的方法。

(三)情感态度价值观目标

1.实验过程中对学生进行爱护仪器、爱护学习环境的教育,保证一个优美的学习环境,对学生进行环境美的教育。

2.介绍科学史实,培养学生认真细致尊重实验的科学态度。

二、课时安排 : 1课时

三、学具教具准备

量筒、小石块、细线、盐水、天平和砝码、烧杯、清水、课件

四、教学过程设计

(一)新课引入

复习密度的知识,请同学们用中文表述一下密度的公式,并说出用符号表示的公式。通过这个公式可以认识到,只要知道了某一物体

的质量和它的体积,就可以计算出组成这个物体的物质的密度,也可以说只要测量出物体的质量和它的体积就可以求出它的密度。

(二)新课教学

师:以上我们分析了根据 ,只要我们测量出物体的质量和它的体积,就可以求出物体的密度,请同学们考虑一下用什么方法测量物体的质量和体积。

生:用天平可以测物体的质量,用量筒可以测物体的体积。 师:如果是一个规则物体除了用量筒可以测量它的体积外,还可以用什么办法?

生:还可以用刻度尺来测量。

师:今天我们这个实验是要求同学们用天平和量筒测定固体和液体的密度。根据以上的分析,请同学们谈一下这个实验的原理是什么?

生:这个实验的原理就是密度的公式。

师:我们今天的实验是要测定金属块和盐水的密度,请同学们考虑除了被测物体、天平、砝码和量筒外,还需要什么物品。 生:还需要清水、细线以及装清水和盐水的烧杯。

师:请同学们写出测金属块密度的实验步骤,并设计记录实验数据的表格。请同学说出实验步骤以及表格中需要记录和需要计算的项目,教师根据学生的回答予以肯定式补充修正,并随时将学生回答的正确结果写在黑板上,最后形成如下内容:

1.测金属块的密度

实验步骤:

(1).将天平放在水平桌面上,调节天平平衡。

(2).测出金属块的质量,并把测量值填入表格中。

(3).向量筒中注入一定量的清水,并把测得的水的体积值填入表格中。

(4).将石块用细线拴好,没入水中,测出石块和水的总体积,并把测量值填入表格中。

(5).计算出石块的体积,填入表格。

(6).计算出金属块密度,填入表格。

学生表格设计

请同学们写出测定盐水密度的实验步骤,并设计记录实验数据的表格.学生基本写完后,请同学说出实验步骤以及表格设计的内容,教师随时把正确内容写在黑板上,并进行必要的补充、修正。

2.测定盐水的密度

实验步骤:

把天平放在水平台面上,调节天平平衡,(这里向同学说明一下,测金属块的密度完成后,只要天平没动,可以不再调节,但如果作为一个独立实验必须有这一步)

(1)在烧杯中盛盐水,称出它们的质量,并将测量值填入表格中。

(2)把烧杯中的盐水倒入量筒中一部分,测出它的体积,并将测量值填入表格。

(3)称出烧杯和杯中剩余盐水的质量,将测量值填入表格。

(4)计算出量筒内盐水的质量,记入表格。

(5)求出盐水密度记入表格。

学生表格设计

教师询问同学是否还有问题,然后宣布开始实验.实验结束后要求学生将仪器整理好,并按原来位置放好,然后讨论课后“想想议议”.要求学生回答,教师进行必要的指导。

五、教学反思

今天我们进行的实验综合了许多前边的知识,对于同学们复习巩固前边学习的内容,对于了解物理知识之间的内在联系会有很大帮助.测定物体密度的方法不仅这一种,今后我们还将深入地学习.密度知识在初中物理中占有十分重要的位置,它同我们后面将学到的许多知识有必然的联系,希望同学们认真学习好这部分内容,为以后的学习打下基础.对于学有余力的班级教师可适当介绍一些有关密度计的知识,扩展学生的知识面。

范文六:测量固体和液体的密度

测量固体和液体的密度

学习目标

一、知识目标:1、识记测定物质密度的实验原理;2、理解实验过程中的实验步骤;3、能够分析不同步骤下测量的密度值与真实值的大小关系。

二、能力目标:

1.培养实验能力

这是一个测定性实验,通过这一实验应使学生明确实验原理,加深对物理概念、物理规律的理解,并通过实验培养学生根据给定的仪器进行实验设计的能力、进行表格设计的能力以及分析实验数据并得出结论的能力。

2.培养运用所学知识解决问题的能力。

根据密度的公式以及学习过的知识,如何测定物质的密度。

根据测量出的质量、体积值,运用所学知识求出物质的密度,并能够用公式区判断测量值和真实值之间的误差关系。

三、德育目标

本节实验所需仪器设备较多,应通过本节课教学有意识地培养学生良好的学习、工作习惯(实验时,各种仪器应按合理位置摆放,实验结束后,应整理仪器并归位放好)。培养学生与他人合作的意识和团队精神。同时对测量的实验数据要有实事求是的精神。

教学设计过程

(一)新课引入

复习密度的知识,请同学们用中文表述一下密度的公式,并说出用符号表示的公式。通过这个公式可以认识到,只要知道了某一物体的质量和它的体积,就可以计算出组成这个物体的物质的密度,也可以说只要测量出物体的质量和它的体积就可以求出它的密度。

(二)新课教学

以上我们分析了根据,只要我们测量出物体的质量和它的体积,就可以求出物体的密度,请同学们考虑一下用什么方法测量物体的质量和体积。

用天平可以测物体的质量,用量筒可以测物体的体积。

(师)如果是一个规则物体除了用量筒可以测量它的体积外,还可以用什么办法?

(生)思考并回答,还可以用刻度尺来测量。

(师)如果是不规则的物体我们还可以用量筒测定固体。

我们今天的实验是要测定金属块和盐水的密度,请同学们考虑除了被测物体、天平、砝码和量筒外,还需要什么物品。

(师)让学生开动脑筋,测量金属块的质量和体积哪一个更容易,哪一个应该先做;并让学生展开讨论。

1.测金属块的密度

请同学们写出测定盐水密度的实验步骤,并设计记录实验数据的表格。 实验步骤:

(1)把天平调节平衡,并测量出金属块的质量记为m

(2)向量筒中注入一定量的清水,并把测得的水的体积值填入表格中,记为v1

(3)将石块用细线拴好,侵没入水中,测出金属块和水的总体积,并记为v2

(4)计算出石块的体积,填入表格,(v2-v1)

(5)计算出金属块密度,填入表格。

(生)开始动手做实验

(师)补充:如果把前面的步骤颠倒后会怎么?

(生)小组讨论,这样做的测量值和真实值之间会有怎样的变化?

2.测定盐水的密度

实验步骤

(师)让学生先按照上面测固体的步骤思考一下测量液体的步骤。并思考其中有哪些不妥的地方?

(生)在倒入量筒中测体积的时候会使得烧杯中的液体倒不干净。

(师)给予肯定并

(生)叙述步骤,开始做实验。

(1)把天平放在水平台面上,调节天平平衡,(这里向同学说明一下,测金属块的密度完成后,只要天平没动,可以不再调节,但如果作为一个独立实验必须有这一步)

(2)在烧杯中盛盐水,称出它们的总质量,并记为M1

(3)把烧杯中的盐水倒一部分入量筒中,测出它的体积,并记为V

(4)称出烧杯和杯中剩余盐水的质量,将测量值记为M2

(5)计算出量筒内盐水的质量,为M2- M1

(师)让学生分析将上面的测质量和测体积的步骤颠倒会怎样?展开讨论。 小结:本节课所学到的内容。

【拓展训练】

估测厨房里花生油、酱油、醋等液体的密度

范文七:测量固体和液体的密度

《测量固体和液体的密度》实验课例

苗桥一中 张传风

一、教学目标

(一)知识与技能

1.通过实验进一步巩固物质密度的概念

2.尝试用密度知识解决简单问题。

3.学会量筒的使用方法。一是用量筒测量液体的体积的方法;二是用量筒侧不规则物体体积的方法

(二)过程与方法

通过探究活动测液体和固体的密度。学会利用物理公式间接的测定一个物理量的科学方法

(三)情感态度与价值观

培养学生认真细致尊重实验的科学态度。实事求是的科学作风。

二、重点和难点

1、学习利用天平和量筒侧固体和液体的密度

2、从实验原理、仪器使用、步骤安排、记录数据等对学生进行全面实验能力的训练

三、学具教具准备

量筒、小石块、细线、盐水、天平和砝码、烧杯、清水、课件

四、教学过程设计

(一)情景导入

地质勘探、科学考察需要对各种矿石进行密度的测量,工农业中也经常对产品、种子等进行物质的密度测量。应如何测物质的密度呢?首先请同学们用表述一下密度的公式,并说出用符号表示的公式。通过这个公式可以认识到,只要知道了某一物体的质量和它的体积,就可以计算出组成这个物体的物质的密度,也可以说只要测量出物体的质量和它的体积就可以求出它的密度。

(二)合作探究

1、量筒的使用

师:以上我们分析了根据 ,只要我们测量出物体的质量和它的体积,就可以求出物体的密度,请同学们考虑一下用什么方法测量物体的质量和体积。

生:用天平可以测物体的质量,用量筒可以测物体的体积。 师:如何使用量筒测液体和固体的体积呢?

教师出示量筒,引导学生观察量筒的最大测量值、分度值。 提问:使用量筒时应如何读数呢?

教师归纳正确使用量筒的方法和正确读数

师:液体的体积可以直接测量,不规则固体的体积如可用量筒测量呢

学生谈论回答后教师总结。

2.测定盐水的密度

引导学生思考设计实验,设计实验表格,并尝试测量盐水的密度

师:测盐水的密度,为什么要先测量盐水和小烧杯的总质量?且采用剩余法?

引导学生讨论,并形成共识

师:请同学们写出测盐水密度的实验步骤,并设计记录实验数据的表格。请同学说出实验步骤以及表格中需要记录和需要计算的项目,教师根据学生的回答予以肯定式补充修正,并随时将学生回答的正确结果写在黑板上,最后形成如下内容:

实验步骤:

把天平放在水平台面上,调节天平平衡,(这里向同学说明一下,测金属块的密度完成后,只要天平没动,可以不再调节,但如果作为一个独立实验必须有这一步)

(1)在烧杯中盛盐水,称出它们的质量,并将测量值填入表格中。

(2)把烧杯中的盐水倒入量筒中一部分,测出它的体积,并将测量值填入表格。

(3)称出烧杯和杯中剩余盐水的质量,将测量值填入表格。

(4)计算出量筒内盐水的质量,记入表格。

(5)求出盐水密度记入表格。

学生表格设计

2、测固体的密度

引导学生思考设计实验,设计实验表格,并尝试测量石块的密度 师:测石块的密度时,为什么不先测石块的体积?

生思考后答:若先测体积,石块沾水,测出的质量偏大。

实验步骤:

(1).将天平放在水平桌面上,调节天平平衡。

(2).测出石块的质量,并把测量值填入表格中。

(3).向量筒中注入一定量的清水,并把测得的水的体积值填入表格中。

(4).将石块用细线拴好,没入水中,测出石块和水的总体积,并把测量值填入表格中。

(5).计算出石块的体积,填入表格。

(6).计算出石块密度,填入表格。

学生表格设计

教师询问同学是否还有问题,然后宣布开始实验.实验结束后要求学生将仪器整理好,并按原来位置放好,然后讨论课后“想想议议”.要求学生回答,教师进行必要的指导。

五、教学反思

今天我们进行的实验综合了许多前边的知识,熟悉天平的使用和操作,掌握了量筒的使用方法。复习巩固前边学习的内容,对于了解物理知识之间的内在联系会有很大帮助.测定物体密度的方法不仅这一种,今后我们还将深入地学习.密度知识在初中物理中占有十分重要的位置,它同我们后面将学到的许多知识有必然的联系,希望同学们认真学习好这部分内容。

范文八:实验一、固体密度的测量

固体密度的测定

教学目的:

1、掌握测定规则物体和不规则物体密度的方法;

2、掌握游表卡尺、螺旋测微器、物理天平的使用方法;

3、学习各种物理量的处理方法和不确定度的计算方法,能正确完整地表示测量结果; 4、培养学生实事求是、科学的态度去独立完成实验。

教学重点:

1、游表卡尺、螺旋测微器、物理天平的正确使用; 2、实验规范操作及操作中的注意点; 3、表格的设计及科学记录原始数据; 4、不确定度的计算及正确表达测量结果。

教学难点:

1、用流体静力称衡法测不规则物体的密度; 2、物理天平的规范操作及正确使用; 3、有效数字的处理和正确表达测量结果。

讲授新课:

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. 掌握游表卡尺、螺旋测微器、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、实验仪器:

1. 游表卡尺:(0-150mm,0.02mm) 2. 螺旋测微器:(0-25mm,0.01mm) 3. 物理天平:(TW-02B型,200g,0.02g)

三.实验原理:内容一:测量细铜棒的密度

若一物体的质量为m,体积为V,则其密度为

m

(1-1) V

当待测物体是一直径为d、高度为h的圆柱体时,

4m

2 (1-2)

dh

只要测出圆柱体的质量m、外径d和高度h,就可算出其密度。



内容二:用流体静力称衡法测不规则物体的密度

如果不计空气的浮力,物体在空气中的重量W = mg与它浸没在液体中的视重W1 = m1g之差即为它在液体中所受的浮力:

FWW1(mm1)g (1-3)

m和m1是该物体在空气中及全浸入液体中称衡时相应的天平砝码质量。根据阿基米德原理,物体在液体中所受的浮力等于所排开液体的重量,即

F0Vg (1-4)

0是液体的密度,在物体全部浸入液体中时,V是排开液体的体积,亦即物体的体积。由

式(1-1)和式(1-4)可得



m

0 (1-5)

mm1

本实验中液体用水,0即水的密度,不同温度下水的密度见本书附录附表5。

如果待测物体的密度小于液体的密度,则可采用如下方法:将物体拴上一个重物,加上这个重物后,物体连同重物可以全部浸没在液体中,这时进行称衡,如图1-1(a),相应的砝码质量为m2,再将物体提升到液面之上,而重物仍浸没在液体中,这时进行称衡,如图1-1(b),相应的砝码质量为m3,则物体在液体中所受的浮力:

图1-1 用流体静力称衡法称密度小于水的物体

F(m3m2)g (1-6) 密度 

只有当浸入液体后物体的性质不会发生变化时,才能用此法来测定它的密度。 四. 实验步骤:

m

0 (1-7)

m3m2

实验内容一:测量细铜棒的密度

1.熟悉游标卡尺和螺旋测微器,正确操作的使用方法,记下所用游标卡尺和螺旋测微器的

量程,分度值和仪器误差.零点读数。

2.用游标卡尺测细铜棒的长度h,在不同方位测量5次分别用游标卡尺和螺旋测微器测细

铜棒的直径5次,计算它们的平均值(注意零点修正)和不确定度.写出测量结果表达式并把结果记录表格内.

3.熟悉物理天平的使用的方法,记下它的最大称量分度值和仪器误差.横梁平衡,正确操作调节底座水平, 正确操作天平.称出细铜棒的质量m,并测5次,计算平均值和不确定度,写出测量结果表达式.

4.用 铜

4 公式算出细铜棒的平均密度 2

5.用不确定度的传递公式求出密度的相对不确定度和绝对不确定度,写出最后的结果表达式: 

103kg/m3

并记录到表格中.

6.求出百分差:铜焊条密度的参考值:铜8.426103Kg/m3.

实验内容二: 用流体静力称衡法测不规则物体的密度

1.测定外形不规则铁块的密度(大于水的密度);

(1)按照物理天平的使用方法,称出物体在空气中的质量m,标出单次测量的不确定度,写出测量结果。

(2)把盛有大半杯水的杯子放在天平左边的托盘上,然后将用细线挂在天平左边小钩上的物体全部浸没在水中(注意不要让物体接触杯子边和底部,除去附着于物体表面的气

泡),称出物体在水中的质量m1 ,标出单次测量的不确定度,写出测量结果。

(3)测出实验时的水温,由附录附表5中查出水在该温度下的密度0。

(4)由式(1-5)计算出,同时用不确定度传递公式计算的不确定度,最后写出测量结果和相对不确定度,并和铁栓密度的参考值:铁7.823103Kg/m3的数值比较之,求出百分差。

2.测定石蜡的密度(小于水的密度)

(1)同上测出石蜡在空气中的质量m;

(2)将石蜡拴上重物,测出石蜡仍在空气中,而重物浸没水中的质量m3; (3)将石蜡和重物都浸没在水中,测出m2; (4)测出水温,由表中查出0;

(5)由式(1-7)计算及。

(6)求出百分差:石蜡密度的参考值:石蜡0.898103Kg/m3。 五、实验数据记录:

铜焊条、铁栓、石蜡密度的理论参考值:

铜8.426103Kg/m3 、 铁7.823103Kg/m3 、石蜡0.898103Kg/m3

固体密度测量

流体静力称衡法密度测量数据记录

六、实验数据处理:

铜4.9664.9694.9734.9714.9694.970(mm)铜修4.9700.002

铜97.76 m铜15.948

4.m9m6 8(97.72

)97.797.72mm5 97.74(

)

97.74

15.94615.94615.9415.94g6 5

15.946()

d铜

h铜

2

0.mm03 (

)

0.006(mm)

m铜0.020(mm)

铜



4铜

8.416103Kg/m3 2

铜修

E铜

0.032%铜333

铜E铜铜0.032%8.416100.00310(Kg/m)

EP铜

铜铜参8.4168.426

100%0.12%

铜参8.426

m12.540

00.9997001037.767103(kg/m3) mm112.54010.926

铁

E铁



铁

mm112.54010.926

m0.0206.1%

m(mm1)12.540(12.54010.926)

铁E铁铁6.1%7.7671030.48103(Kg/m3) EP铁

铁铁参7.7677.823

100%0.72% 铁参7.823

m3.442

00.9997001030.9171103(kg/m3) m3m214.31610.564

石蜡

E石蜡



石蜡

m2m0.02020.0201.7% mm3m23.44214.31610.564

石蜡E石蜡石蜡1.7%0.91711030.016103(Kg/m3) EP石蜡

石蜡石蜡参0.91710.898

()100%2.2%

石蜡参0.898

七、结果讨论及误差分析:

1、铜密度的百分差为负的0.12%,测量值比参考值偏小,但偏小较小。其误差产生的主要原因:由于铜棒不是绝对圆柱体,所以圆柱直径d的测量值存在着系统误差,另外虽然采用了多次测量,但随机误差只能减小,不能消除。

2、铁密度的百分差为负的0.72%,测量值比参考值偏小,但偏小较小。其误差产生的主要原因:实验方法采用流体静力称衡法来测物体的密度,拴铁块的线用棉线,存在一定的系统误差,而且放入水中在铁块周围存在少量的气泡,使铁块质量在水中的视值偏小,产生了系统误差,测量值偏小。

3、石蜡密度的百分差在2.2%,误差较大。其误差产生的主要原因:实验方法采用流体静力称衡法来测物体的密度,拴铁块和石蜡的线用棉线,存在一定的系统误差,而且放入水中在石蜡和重物周围存在少量的气泡,使石蜡和重物在水中的视值偏小,另外被测石蜡是用蜡烛,含有杂质,测量值偏大。

八、注意点:

1 游标卡尺,螺旋测微器的正确使用强调测量杆与钻台将碰到时,要旋转棘轮。用完后,测量杆和测量砧之间要松开一段距离。

2、物理天平正确使用中强调刀口的保护和仪器托盘不能在操作中掉下,一定要小心。该仪器容易摔坏。

3、本层次属于基础教学,强调学生仪器的正确规范操作使用,实验报告的正确书写,数据记录及处理的科学性。对于误差分析结果讨论要求掌握一般重点放在下学期提高性实验层次上。

范文九:固体密度的测量方法

固体密度的测定方法

江西永新芦溪中学曾雄明(343403)

初中物理中有关固体密度的测定专门介绍甚少,其实方法很多,特别在中考试题中更是花样繁多,甚至别出心裁,正因为固体密度的测定所运用到的物理知识广,方法灵活,所以学生难以掌握,容易失分,下面介绍几种常见方法。 一 定义法:(定义法分形状规则的和形状不规则的) 1形状规则的 (器材:天平,刻度尺 待测物体) (1)用天平称出物体的质量M

(2)用刻度尺测出有关长度计算出物体的体积V

ρ=m/V

2形状不规则的: (器材:天平,量筒,水,细线 待测物体) (1)用天平称出物体的质量设为m

(2)量筒中装适量的水量出体积设为V1 (能浸没待测物体而水又不溢出为适量) (3)将物体浸没在水中量筒中水上升到的体积设为V2(V物=V2—V1) (4)物体的密度ρ=m/( V2—V1)

问题:1、若物体在水中不会下沉该怎么办? 2、若物体溶于水该怎么办? 二 弹簧秤二称法:(器材:弹力秤,水,细线,待测物体)

(1)用弹簧秤称出物体在空气中的重力设为G1 (V物=G1/ρg=V排) (2)用弹簧秤称出物体在水中的重力设为G2 (F浮=G1—G2= V排ρ水g)

ρ=G1 ρ水/(G1-G2)

三 量筒三测法, (器材 :量筒 ,水,待测的碗状物体) (1)量筒里盛适量水设体积为V1

(2)将待测的碗状物体漂浮在量筒内的水面上设水上升到V2 【 因为F浮=G 即(V2—V1)ρ水g=G】

(3)将待测的碗状物体浸没在水中设水上升至V3 【 G=( V3—V1)ρg】

ρ=(v2-v1) ρ水/(v3-v1)

问题:3、去掉量筒换用烧杯和刻度尺以上实验你如何完成?

4、你如何根据以上器材测薄金属片的密度,测橡皮泥的密度,测玻璃的密度。

密度测量的方法虽然很多,变化无穷,但万变不离其中。以下两题供大家思

问题:5、给你一根细绳,一支吸管,一小块金属,装有水的水槽,一个底下固

定一铁块并能直立漂浮在水中的量筒,请利用上述器材测出小金属块的密度。

(1) 写出主要操作步骤及所测物理量。

(2)根据测得的物理量写出小金属块密度的表达式

6、给你一架无砝码无游码已调好平衡的天平和一个量杯、细线、一些细砂及适量的水。请测出一块小矿石的密度。要求: (1)写出实验步骤及要测的物理量

(2)推出用所测物理量表达矿石密度的表达式。

四、天平三测法测金属块的密度(器材:天平,烧杯,水,细线,待测物体) (1)烧杯装满水用天平称出质量为m1

(2)将金属块用细线放入杯中水溢出称出质量为m2

(3)将金属块取出称出剩余水和杯的质量为m3

因为金属块的质量为m2-m3

因为金属块的体积与排开水的体积相等V水=m水/ρ水=(m1-m3)/ ρ水=V金 (4)金属块的密度为ρ=(m2-m3) ρ水/(m1-m3) 思考题答案:

1物体在水中不下沉的,可以在物体下面吊一块与水不发生化学反应的金属块,或用大头针把物体压入水中,

2可以用细沙子代替水,或在物体上涂抹一层很薄的蜡。

3可以假设烧杯的底面积为S,用刻度尺量出两次水上升的高度分别为L1和L2,则V1= L1S,V2= L2S ρ=(L2-L1) ρ水/(L3-L1) 4薄金属片和橡皮泥都可以加工成碗状物体,玻璃可以用玻璃杯来代替。 5(1)在量筒中装水,记下水的体积,再用细线将金属块吊入量筒中,用排水测体

积法测出金属块的体积为V1

(2)用细线将金属块吊入空量筒,把量筒放入水中,记下水上升到的刻度。 (3)取出金属块,把量筒放入水中,用吸管吸水,注入量筒中,直到水上升的高

度与前次相同,并记下量筒中水的体积为V2

(4)因为两次水位上升的高度相同,所以量筒排开水的体积相同,那两次浮力相

同,而浮力等于重力, 则有G量筒+G金=G量筒+G水

即G金=G水 那么就有m金=m水 也即ρ金V金=ρ水V水 所以有:ρ金= V水ρ水/V金= V2ρ水/V1

6(1)在天平的左盘中放量杯,然后在右盘中加细沙,使天平平衡。

(2)在放有细沙的盘中放小矿石,然后在量杯中慢慢注入水,使天平再次平衡。

记下水的体积V1。

(3)用细线将小矿石吊入量杯中,浸没,记水上升到的体积为V2 (4)因为m矿石= m水 即 (V2- V1)ρ矿石=ρ水V1

所以有:ρ矿石=ρ水V1/(V2- V1)

范文十:1固体密度的测量

实验一 固体密度的测量

【实验目的】

1.学习用阿基米德原理测定固体密度; 2.学习天平及各测量长度仪器的使用方法。

【实验原理】

1.测量方法

物质在某一温度下的密度ρ 定义为该物质在某一温度下单位体积的质量

ρ = m / V

(1)

其中,m为该物的质量,V为该物的体积。对于规则物体,我们很容易测量它的体积V和重量Wa,利用(1)式,它的密度为

ρ = Wa /(V · g) (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固体在空气中和在液体中的重量分别为Wa 和Wfl ,如果忽略空气的浮力,已知液体的密度为ρ fl ,该固体的密度即为

ρ=

Wa⋅ρflWa−Wfl

(3)

(3)式是用阿基米德原理测量固体密度的基本公式。 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,故需考虑温度对实验结果的影响。本实验采用的液体是

水,室温下水的密度ρ fl的可由附表1查得。温度每变化一度,蒸馏水的密度将改变0.02%。

(2)空气浮力引起的修正

1 cm3的空气重量取决于当时的温度、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(3)将被修正为

ρ=

Wa×(ρfl−ρa)Wa−Wfl

+ρa

(4)

式中ρa 是空气的密度。温度为20°C,大气压为1.01325×105Pa时空气的密度为ρa = 0.0012

1

g/cm3。

(3)浸入深度引起的的修正

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,(4)式将被进一步修正为

Wa×(ρfl−ρa)

ρ=+ρa (5)

d2

(Wa−Wfl)×(1−22)

D

其中d为连接金属丝的直径,D为盛放液体的烧杯的直径。 (4)连接固体的金属丝和液体的粘着力 当物体放入水中时,由于水和金属之间有粘着力,所以水会沿着连接金属丝上升,这也导致了测量误差。 (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2 mm大小的气泡会产生近似4.2 mg的额外浮力。大的气泡在测量前必须除去。小的气泡可根据以上参数估算后扣除。

【实验仪器】

电子天平(感量1 mg,量程300 mg)、密度计支架、容器、螺旋测微仪、游标卡尺、水银温度计和待测样品若干。

【实验内容】

1.利用阿基米德原理测量固体密度 (1)测量被测样品在空气中的重量Wa

a. 将天平秤按清零钮清零。

b. 将样品放入上样品托盘内,秤出该物体的重量Wa 。 (2)测定被测样品在水中的浮力G = Wa-Wfl

a. 将样品放入天平上面的秤盘内,按清零钮清零。 b. 将样品用镊子放入天平下面的网状秤盘内,记录下

天平读数的绝对值,该值即为G。 c. 利用公式(3)计算出该物体的密度。 测量数据及结果记录在表1中。

2.利用密度的定义测量规则物体的密度

(1)利用游标卡尺和螺旋测微计测量出被测样品的各尺

寸。

(2)将天平秤按清零钮清零。

(3)将被测样品放入上样品托盘内,秤出该物体的重量。

(4)计算出该物体体积并用(2)式计算该物体的密度,测量数据及结果记录在表2中。

2

【进一步实验内容】

1. 如考虑空气的浮力及考虑浸入深度的影响,可用螺旋测微计测量连接金属丝的直径 ,

用游标卡尺测量烧杯直径,利用公式(5)修正实验结果,将实验结果记录在表3中。

【附表】

水在一定温度下(℃)的密度(g/cm3)

T (℃)

0.999690.999590.999480.999350.999220.999070.998910.998730.998550.998350.998150.997930.997710.997470.997220.996970.996700.996430.996140.995850.99555

0.999680.999580.999470.999340.999200.999050.998890.998710.998530.998330.998130.997910.997680.997440.997200.996940.996680.996400.996120.995820.99552

0.999670.999570.999460.999330.999190.999040.998870.998700.998510.998310.998110.997890.997660.997420.997170.996910.996650.996370.996090.995790.99549

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