实验二密度的测量

实验二 密度的测量

【密度】

若一个物体的质量为m，体积为V，则其密度为 m （4-1）

V

可见，通过测定m和V可求出，m可用物理天平称量，而物体体积则可根据实际情况，采用不同的测量方法。对于形状不规则的物体，或小粒状固体，液体可用下述两种方法测量其体积，从而计算出它的密度。 【方案设计】

1、 用液体静力“称量法”测量固体的密度 （1）能沉于水中的固体密度的测定

所谓液体静力“称量法”，即先用天平称被测物体在空气中质量m1，

然后将物体浸入水中，称出其在水中的质量m2，如图1所示，则物体

在水中受到的浮力为

F＝ (m1－m2)g （4-2）

根据阿基米德原理，浸没在液体中的物体所受浮力的大小等于物体所排开液体的重量。因此，可以推出

F0Vg （4-3） 其中0为液体的密度（本实验中采用的液体为水）；V是排开液体的体积亦即物体的体积。联立（4-2）和（4-3）式可以得

Vm1m2 （4-4）

0由此得 

m1

0 （4-5）

m1m2

（2）浮于液体中固体的密度测定

待测物体的密度比液体小时，可采用加“助沉物”的办法，如图2所示，“助沉物”在液体中而待测物在空气中，称量时砝码质量为m1。待测物体和“助沉物”都浸入液体中称量时如图3所示，砝码质量为m2，因此物体所受浮力为(m1－m2)g。若物体在空气中称量时的砝码质量为m，物体密度为

2、比重瓶法

（1）液体密度的测量

m

0 （4-6）

m1m2

对液体密度的测定可用流体静力“称量法”，也可用“比重瓶法”。在一定温度的条件下，比重瓶的容积是一定的。如将液体注入比重瓶中，将毛玻璃塞由上而下自由塞上，多余的液体将从毛玻璃塞的中心毛细管中溢出，瓶中液体的体积将保持一定。

比重瓶的体积可通过注入蒸馏水，由天平称其质量算出，称量得空比重瓶的质量为m1,充满蒸馏水时的质量为m2，则m2＝m1＋ρV，因此，可以推出

V＝(m2－m1)／ρ （4-7）

如果再将待测密度为ρ’的液体（如酒精）注入比重瓶，再称量得出被测液体和比重瓶的质量为m3，则＝(m3－m1)/V。将公式（4-7）代入此公式得

m3m1 （4-8）

m2m1（2）粒状固体密度的测定

对于不规则的颗粒状固体，不可能用流体静力“称衡法”来逐一称其质量。因此，可采用“比重瓶法”。实验时，比重瓶内盛满蒸馏水，用天平称出瓶和水的质量m1，称出粒状固体的质量为m2，称出在装满水的瓶内投入粒状固体后的总质量为m3，则被测粒状固体将排出比重瓶内水的质量是m＝m1＋m2－m3，而排出水的体积就是质量为m2的粒状固体的体积，所以待测粒状固体的密度为



m2

0 （4-9）

m1m2m3

当然，所测粒状固体不能溶于水，其大小应保证能投入比重瓶内。 【实验仪器】

天平，待测物体，线绳，烧杯，水，比重瓶。 【实验目的】

1、熟练掌握物理天平的调整和使用方法。 2、掌握测定固体和液体密度的两种方法。 【实验内容与步骤】

1、调试物理天平：调节水平；调节零点；练习使用方法。 2、用流体静力“称量法”测物体的密度。

（1）测金属块的密度

1）用细线拴住金属块，置于天平的左面挂钩上测出其在空气中的质量m1； 2）将金属块浸没在水中，称其质量m2； 3）记录实验室内水的温度。 （2）测塑料块的密度

1）测量塑料块在空气中的质量m；

2）用细线在塑料块的下面悬挂一个“助沉物”，测量塑料块在空气中而“助沉物”在液体中的质量m1；

3）将塑料块和“助沉物”一起浸入水中，测量质量m2。 3、采用比重瓶测定物体的密度 （1）测定物体的密度

1）采用天平称量比重瓶没有装入东西时的质量m1； 2）采用吸管将蒸馏水充满比重瓶，称其质量m2；

3）倒出比重瓶中的蒸馏水、烘干，然后再将被测液体注入比重瓶，称量比重瓶和液体的质量m3。

（2）测定粒状固体物质的密度

1）将纯水注满比重瓶后盖上塞子，擦去溢出的水，再用天平称出瓶和水的总质量m1； 2）采用天平称量固体颗粒铅的质量m2；

3）将颗粒铅投入比重瓶内，擦去溢出的水，称出瓶、水和颗粒铅的总质量m3。 【实验数据记录】

1、用流体静力“称量法”测物体密度 表1：铜片的长宽高 单位（cm）

水的温度：T水 ,酒精的温度：T酒精

2、塑料块密度的测量（选作）

自拟表格记录测量塑料块的有关数据。并计算其密度和误差，将结果用标准式表示。 3、采用比重瓶测量酒精和颗粒铅的密度（选作）

自拟表格记录测量酒精和颗粒铅的有关数据，并计算其密度和误差，将结果用标准

式表示。 【思考题】

1、怎样消除天平两臂不等而造成的系统误差？ 2、分析造成本实验误差的主要原因有哪些？

实验二 密度的测量

【密度】

若一个物体的质量为m，体积为V，则其密度为 m （4-1）

V

可见，通过测定m和V可求出，m可用物理天平称量，而物体体积则可根据实际情况，采用不同的测量方法。对于形状不规则的物体，或小粒状固体，液体可用下述两种方法测量其体积，从而计算出它的密度。 【方案设计】

1、 用液体静力“称量法”测量固体的密度 （1）能沉于水中的固体密度的测定

所谓液体静力“称量法”，即先用天平称被测物体在空气中质量m1，

然后将物体浸入水中，称出其在水中的质量m2，如图1所示，则物体

在水中受到的浮力为

F＝ (m1－m2)g （4-2）

根据阿基米德原理，浸没在液体中的物体所受浮力的大小等于物体所排开液体的重量。因此，可以推出

F0Vg （4-3） 其中0为液体的密度（本实验中采用的液体为水）；V是排开液体的体积亦即物体的体积。联立（4-2）和（4-3）式可以得

Vm1m2 （4-4）

0由此得 

m1

0 （4-5）

m1m2

（2）浮于液体中固体的密度测定

待测物体的密度比液体小时，可采用加“助沉物”的办法，如图2所示，“助沉物”在液体中而待测物在空气中，称量时砝码质量为m1。待测物体和“助沉物”都浸入液体中称量时如图3所示，砝码质量为m2，因此物体所受浮力为(m1－m2)g。若物体在空气中称量时的砝码质量为m，物体密度为

2、比重瓶法

（1）液体密度的测量

m

0 （4-6）

m1m2

对液体密度的测定可用流体静力“称量法”，也可用“比重瓶法”。在一定温度的条件下，比重瓶的容积是一定的。如将液体注入比重瓶中，将毛玻璃塞由上而下自由塞上，多余的液体将从毛玻璃塞的中心毛细管中溢出，瓶中液体的体积将保持一定。

比重瓶的体积可通过注入蒸馏水，由天平称其质量算出，称量得空比重瓶的质量为m1,充满蒸馏水时的质量为m2，则m2＝m1＋ρV，因此，可以推出

V＝(m2－m1)／ρ （4-7）

如果再将待测密度为ρ’的液体（如酒精）注入比重瓶，再称量得出被测液体和比重瓶的质量为m3，则＝(m3－m1)/V。将公式（4-7）代入此公式得

m3m1 （4-8）

m2m1（2）粒状固体密度的测定

对于不规则的颗粒状固体，不可能用流体静力“称衡法”来逐一称其质量。因此，可采用“比重瓶法”。实验时，比重瓶内盛满蒸馏水，用天平称出瓶和水的质量m1，称出粒状固体的质量为m2，称出在装满水的瓶内投入粒状固体后的总质量为m3，则被测粒状固体将排出比重瓶内水的质量是m＝m1＋m2－m3，而排出水的体积就是质量为m2的粒状固体的体积，所以待测粒状固体的密度为



m2

0 （4-9）

m1m2m3

当然，所测粒状固体不能溶于水，其大小应保证能投入比重瓶内。 【实验仪器】

天平，待测物体，线绳，烧杯，水，比重瓶。 【实验目的】

1、熟练掌握物理天平的调整和使用方法。 2、掌握测定固体和液体密度的两种方法。 【实验内容与步骤】

1、调试物理天平：调节水平；调节零点；练习使用方法。 2、用流体静力“称量法”测物体的密度。

（1）测金属块的密度

1）用细线拴住金属块，置于天平的左面挂钩上测出其在空气中的质量m1； 2）将金属块浸没在水中，称其质量m2； 3）记录实验室内水的温度。 （2）测塑料块的密度

1）测量塑料块在空气中的质量m；

2）用细线在塑料块的下面悬挂一个“助沉物”，测量塑料块在空气中而“助沉物”在液体中的质量m1；

3）将塑料块和“助沉物”一起浸入水中，测量质量m2。 3、采用比重瓶测定物体的密度 （1）测定物体的密度

1）采用天平称量比重瓶没有装入东西时的质量m1； 2）采用吸管将蒸馏水充满比重瓶，称其质量m2；

3）倒出比重瓶中的蒸馏水、烘干，然后再将被测液体注入比重瓶，称量比重瓶和液体的质量m3。

（2）测定粒状固体物质的密度

1）将纯水注满比重瓶后盖上塞子，擦去溢出的水，再用天平称出瓶和水的总质量m1； 2）采用天平称量固体颗粒铅的质量m2；

3）将颗粒铅投入比重瓶内，擦去溢出的水，称出瓶、水和颗粒铅的总质量m3。 【实验数据记录】

1、用流体静力“称量法”测物体密度 表1：铜片的长宽高 单位（cm）

水的温度：T水 ,酒精的温度：T酒精

2、塑料块密度的测量（选作）

自拟表格记录测量塑料块的有关数据。并计算其密度和误差，将结果用标准式表示。 3、采用比重瓶测量酒精和颗粒铅的密度（选作）

自拟表格记录测量酒精和颗粒铅的有关数据，并计算其密度和误差，将结果用标准

式表示。 【思考题】

1、怎样消除天平两臂不等而造成的系统误差？ 2、分析造成本实验误差的主要原因有哪些？