实验一 基本长度测量密度测定实验.doc

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实验一：流体静力称衡法测定固体密度的测量
密度是物质的根本属性之一，每种物质具有确定的密度。密度与物质的纯度有关，工业上常通过对物质密度的测定来做成份分析和纯度鉴定。
【实验目的】
1. 掌握游标卡尺、千分尺的读数原理。
2. 了解物理天平的构造，掌握物理天平的调节与使用方法。
3. 学会用游标卡尺、千分尺测量规如此固体物体的密度。
4. 学会用流体静力称衡法测量固体的密度。
5. 理解不确定度与有效数字根本概念，用不确定度正确表示测量结果。
【实验器材】
游标卡尺、千分尺、物理天平、玻璃烧杯、细线、铝块、铜圆柱、铜圆管、钢球。
【实验原理】
一、用游标卡尺、千分尺测量规如此固体物体的密度
假如物体的质量为、体积为，密度为，如此根据密度定义有
〔4-1-1〕
可见只要测量了物体的质量和体积，就可确定其密度。物体的质量可由天平测出，当待测物体是规如此的铜圆柱体时，可分别测出直径和高度，如此体积为。因此，该铜圆柱体的密度为
〔4-1-2〕
当待测物体是一圆管时，设其外径为，径为，高度为，质量为，如此其密度公式为
〔4-1-3〕
当待测物体是小球时，设小球直径为，如此小球密度公式为
〔4-1-4〕
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二、用流体静力称衡法测量固体物体的密度
根据阿基米德定律：浸没在液体中的物体要受到向上的浮力，浮力大小等于它排开的同体积液体的重量。如果忽略空气的浮力，物体在空气中的重量(为物体的质量)，全部浸入水中的重量〔为物体在水中的表观质量〕，如此物体在水中所受的浮力为 ，应等于同体积水的重量，由此可得物体的体积，所以，该物体的密度为
〔4-1-5〕
【实验容】
一、测量铜圆柱体的密度
1．用千分尺测圆柱体的直径，在上、中、下各局部测量三次，将测量数据填入表4-1-1中，求出其平均值和不确定度。
2．用游标卡尺测圆柱体高度，在不同方位测量5次，将测量数据填入表4-1-2中，求出其平均值和不确定度。
3．正确使用物理天平，称出圆柱体的质量。
4．用式〔4-1-2〕算出铜圆柱体的密度。
5．求出密度的不确定度和相对不确定度。
6．正确表达测量结果。
表4-1-1 测量铜圆柱体直径数据记录表
直径/cm
上端
中端
下端
表4-1-2 测量铜圆柱体高度数据记录表
高度/cm
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二、测量圆管的密度
用游标卡尺测量圆管的外径，径和高度，要在不同部位各测量5次。用物理天平测量圆管的质量，自拟数据记录表格，按式〔4-1-3〕求出圆管的密度，并计算不确定度，写出结果表达式。
三、测量钢球的密度
用千分尺测钢球的直径，将测量数据填入自拟表格，按式〔4-1-4〕求出圆管的密度，并计算不