物理實驗報告5固體密度的測定

2021-03-04 06:35:12 字數 2366 閱讀 7445

實驗目的:

a.學習物理天平的正確使用方法。

b.掌握流體靜力稱衡法測定固體(不溶於水)的密度

實驗儀器:

物理天平、砝碼、銅螺母、黃蠟、塑料塊、細線、燒杯

物理天平的讀數方法:

用天平稱衡時,必須確定天平的平衡位置,即確定天平的停點。靈敏度高的天平,兩邊常左右擺動,不易停下來,正確而迅速地判斷天平的平衡位置,是實驗操作的關鍵。如果一定要等天平停止擺動,既費時又不經濟,因此往往不等它靜止,而直接從指標左右擺動的位置來推算它該停的位置——停點。

設讀得指標3次連續擺幅數值為:(左,)(右,)(左,),則左邊讀數的平均值為

(+)/2,右邊讀數的平均值為,上述兩平均值的平均值就是停點a。

天平無載荷(兩盤均空著)時的停點,稱為天平的零點。在正常情況下,零點應該在標尺**刻度上(一般實驗用的物理天平**刻度為「10」)或其左右乙個刻度以內,若相差太大,可在天平止動的情況下,稍微調節橫樑上左右兩端的平衡螺帽,至零點返回正常位置為止。

本實驗所使用天平的最小砝碼為1g,對於1g以下的砝碼,可移動橫樑上的遊碼代替,其最小分度為20mg(或50mg)。20mg(或50mg)一下的質量可採用下述方法(內插法)計算出來。

先求出天平的零點,要稱衡某質量為m的物體,在右盤放上砝碼m,若m比m略小,停點在,移動橫樑上的遊碼,加=20mg(或50mg),停點變成,此時m+>m。容易得出物體的質量m為:

其中:為指標每偏轉1個刻度(1格)所代表的質量,稱為天平的分度值,其倒數稱為天平的靈敏度。嚴格來說,一架天平的分度值或靈敏度隨著天平載荷大小的變化而變化,載荷越答,靈敏度越低。

但是在本實驗中,我們將分度值看作不變,因此,在整個實驗中只需要在空載情況下測量一次分度值,在其他多次測量中,只要測出相應的或,就可算出20mg(或50mg)以下的質量。

實驗原理和方法:

如果乙個固體質量為m,體積為v,則它的密度為:

……由式可知,只要測出m和v,就可以求出。質量m可以由天平測出,精確測量體積v可以

用流體靜力稱衡法。條件是物體浸入液體後,其性質不發生變化。

如果不計空氣的浮力,物體在空氣中稱量為m,全浸入液體中稱量為,則物體在液體中受到的浮力為:

……其中,g為重力加速度。根據阿基公尺德原理,物體在液體中受到的浮力等於它排開液體的質量:

……其中:是液體的密度,是物體在液體中所排開液體的體積。由於物體是全浸入液體中,物體的體積v就等於它所排開液體的體積,由公式,,可得:

……如果待測物體的密度小於液體的密度,不能全浸入液體中時,可以採用一下方法:在物體下面拴上一重物,使它們能全部浸入液體中,稱量為。再將物體提公升到液面上,而重物仍完全浸入液體中,稱量為。

則物體在水中受到的浮力為:

……則由以上公式整理得:

……實驗內容和步驟:

1.調節天平平衡

a.調平。

轉動天平底座的螺母,使天平底座的水準泡置中,使底座呈水平狀態。由於在製造時天平的立柱和底座是嚴格垂直的,所以調平的目的是使立柱呈鉛直狀態。

b.調零。

將天平橫樑上的遊碼移至零位處,調節橫樑兩端的平衡螺帽,直至指標在刻度尺**(「10」刻度)處做等幅擺動為止。

2.測定天平的零點、停點、分度值以及天平靈敏度。

方法:先將遊碼置於橫樑上零位處,調節天平使之平衡,測出對應的,計算零點;再將天平右盤加最小砝碼,即移動遊碼一格,例如=20mg,即移動遊碼至0.02g位置,測出此時對應的,計算天平的停點;分度值則為,其倒數即為天平的靈敏度。

3.測銅的密度()

a.檢查、調整物理天平;

b.測出物體在空氣中的質量m;

c.測出物體浸沒在水中的質量;

d.測出實驗時的水溫t,由表中查出水在該溫度下的密度;

e.用有效數字的計算規則計算,並由單次測量估計m和的測量誤差,運用誤差傳遞公式計算值;

f.給出測量結果,並進行誤差分析、討論。

3.測黃蠟的密度()

a.測出黃蠟在空氣中的質量m;

b.將黃蠟拴上重物(銅螺母),使蠟塊在空氣中,而銅螺母浸在水中,測出;

c.將黃蠟和重物都浸在水中,測出;

d.測出水溫t,由表中查出;

e.計算及;

f.給出測量結果,並進行誤差分析、討論。

引數及資料記錄:見附表1

資料處理:

t = (27.00.5) = (0.99760.0003) = (8.460.01)

對於銅:m = 31.400g27.640g0.005g0.005g

=0.002801=0.0028018.3310=0.023335()

對於蠟:m = 5.040g27.200g32.640g

0.005g0.005g0.005g

=0.003131=0.0031310.92425=0.002894()

最後結果:

=0.03

=0.003

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