《固体密度的测定》示范报告 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0-150mm0.02mm 2. 螺旋测微器0-25mm0.01mm 3. 物理天平TW-02B型200g0.02g 三.实验原理内容一测量细铜棒的密度 根据 Vm 1-1 可得 hdm24 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 根据阿基米德原理0FVg和物体在液体中所受的浮力gmmWWF11 可得 01mmm 1-3 m是待测物体质量 m1是待测物体在液体中的质量本实验中液体用水0即水的密度不同温度下水的密度见教材附录附表5P305。 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。根据阿基米德原理和物体在液体中所受的浮力关系可得被测物体的密度 023mmm 1-4 如图1-1a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1-1b相应的砝码质量为m3m是待测物体质量 0即水的密度同上。 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。 图1-1 用流体静力称衡法称密度小于水的物体 2 注以上实验原理可以简要写。 四. 实验步骤 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苗勒管永存综合征
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 hdm42铜 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: 33/10mkg 并记录到表格中. 6.求出百分差铜焊条密度的参考值338.42610/Kgm铜. 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1-3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337.82310/Kgm铁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 汇文系统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1-4计算及。 6求出百分差石蜡密度的参考值330.89810/Kgm石蜡。 五、实验数据记录 铜焊条、铁栓、石蜡密度的理论参考值 338.42610/Kgm铜 、 337.82310/Kgm铁 、330.89810/Kgm石蜡 固体密度测量 仪器参数及系统误差记录 仪器名称 最大量程 分度值 仪器误差 仪器零点读数 游标卡尺mm 150 0.02 0.02 0.00 3 螺旋测微器mm 25 0.01 0.005 0.002 物理天平g 200 0.02 0.020 0.00 测量数据记录 物体 物理量 1 2 3 4 5 平均值 修正 后值 不确 定度 结果 表示 百分差 细 铜 棒 d铜 mm 4.966 4.969 4.973 4.971 4.969 4.970 4.968 0.006 4.9680.006 -0.12 h铜 mm 97.76 97.74 97.72 97.76 97.72 97.74 97.74 0.03 97.740.03 m铜 g 15.948 15.946 15.946 15.944 15.946 15.946 15.946 0.020 16.1900.020 铜 8..4160.0033310/Kgm 流体静力称衡法密度测量数据记录 待测物体材料 铁块 石蜡块 待测物体在空气中的质量mg 12.540±0.020 3.442±0.020 待测物体在水中的质量m1g 10.926±0.020 待测物体拴上重物的质量m3g 14.316±0.020 物体和重物全浸入水中的质量m2g 10.564±0.020 水温t℃ 10.0℃±0.5℃ 10.0±0.5℃ 水在t澳门八国联军表演℃时的密度ρ。×103㎏/m3 0.999700 0.999700 待测物体的密度ρ×103㎏/m3 7.77±0.48 0.917±0.016 百分差 0.72 2.2
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微量情愫六、实验数据处理 4.9664.9694.9734.9714.96954.970dmm铜 4.9700.0024.968dmm铜修 97.7697.7497.7297.7697.72597.74hmm铜 15.94815.94615.94615.94415.946515.946mg铜 22222210.0050.00260.0050.0061niiddddSmmn铜铜仪 22220.020.020.03hhSmm铜铜仪 22220.00150.0200.020mSmm铜m铜仪 33248.41610/mKgmdh铜铜铜铜修 4 2222220.0200.0060.03220.03215.9464.96897.74mdhEmdh铜铜铜铜铜铜铜铜修 3330.0328.416100.00310/EKgm铜铜铜 8.4168.4261000.128.426PE铜铜参铜铜参 3330112.5400.999700107.76710/12.54010.926mkgmmm铁 1112.54010.9260.0206.112.54012.54010.926mmmEmmm铁铁 3336.17.767100.4810/EKgm铁铁铁 7.7677.8231000.727.823PE铁铁参铁铁参 3330323.4420.999700100.917110/14.31610.564mkgmmm石蜡 3220.02020.0201.73.44214.31610.564mmEmmm石蜡石蜡 3331.70.9171100.01610/EKgm石蜡石蜡石蜡 0.91710.8981002.20.898PE石蜡石蜡参石蜡石蜡参 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
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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。
