题测物体的度 教学目的1、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度及液体密度的原理。 2、测定外形不规则固体(p<1)和液体的密度 3、掌握物理天平的使用方法及操作规范。 难点1、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度。 2、物理天平的使用方法及操作规范。 教学方法讲授、讨论 学 时3个学时 、前言 密度是物质的基本属性。在一定的温度和一定的压力下,各种物质具有确定的密 度。通过测量物体的密度,可以帮助确定物体的质料和组成成分, 、实验仪器 物理天平或矿山天平,玻璃烧杯,外形不规则的蜡块和铜块,乙醇 实验原理 根据密度的定义:p=M/,物体的质量可用天平测出,但不规则物体的体积不好直 接测量。我们采用流体静力称衡法,将对物体体积的测量转化对质量的测量。 设物体在空气中的重量为Mg,在水中的重量为M2g,则物体在水中所受的浮力为 Mg-M2g;物体全部浸入水中时,排开水的重量为№(或pJg),根据阿基米德 原理 M1g-M28=pog V为物体体积 M1-M2 P为水的密度 而V=M,则有 M M-M2 →n p P1 M-M 只要测出固体在空气中的质量M1和其在水中的表观质量M2,即可得其密度。设待测 液体的密度为P3,将上述所测固体浸入待测液体中,其表观重量为Mg,则 M,g-M38=p,g
课 题 测物体的密度 教 学 目 的 1、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度及液体密度的原理。 2、测定外形不规则固体（ 1 ）和液体的密度 3、掌握物理天平的使用方法及操作规范。 重 难 点 1、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度。 2、物理天平的使用方法及操作规范。 教 学 方 法 讲授、讨论 学 时 3 个学时 一、前言 密度是物质的基本属性。在一定的温度和一定的压力下，各种物质具有确定的密 度。通过测量物体的密度，可以帮助确定物体的质料和组成成分。 二、实验仪器 物理天平或矿山天平，玻璃烧杯，外形不规则的蜡块和铜块，乙醇 三、实验原理 根据密度的定义： = M V ，物体的质量可用天平测出，但不规则物体的体积不好直 接测量。我们采用流体静力称衡法，将对物体体积的测量转化对质量的测量。 设物体在空气中的重量为 M g1 ，在水中的重量为 M g2 ，则物体在水中所受的浮力为 M g M g 1 2 − ；物体全部浸入水中时，排开水的重量为 Mg （或 0Vg ），根据阿基米德 原理： M g M g Vg 1 2 0 − = V 为物体体积 0 为水的密度 而 V M= 1 1 ，则有 只要测出固体在空气中的质量 M1 和其在水中的表观质量 M2 ，即可得其密度。设待测 液体的密度为 3 ，将上述所测固体浸入待测液体中，其表观重量为 M g3 ，则 M g M g Vg 1 3 3 − = 1 2 0 M M V − = 1 1 2 1 1 0 1 0 1 2 M M M M M M − = = −
由前述已知=(M1-M2)/g,代入上式得 P3 Po 只要测出待测固体在液体中的表观质量,就可求得待测液体的密度 四、实验内容与步骤 1、调天平座水平:调天平底座两螺钉使水准仪水泡居中 2、天平空载,支起横梁,指针在标尺中点左右摆动。根据左右摆动的幅度差异,落 横梁,调左右配平螺丝,直到支起横梁使,指针指在标尺中点或者左右摆动的幅度相 同 3、测量不规则固体的质量以及它们浸入液体中的表观质量 ①不规则铜块在空气中的质量M1 ②不规则铜块在乙醇中的质量M2 ③不规则石蜡在空气中的质量M3 ④不规则铜块在水中的质量 ⑤石蜡和铜块在水中的质量M 五、数据表格及数据处理 次数 待测物在|待测物在左几何平均值 左盘m盘m如 铜块在空气中的质量M1(g)23650 23.658 23.650 铜块在水中的表观质量|20.788 20.790 20.789 M2(g) 蜡块在空气中的质量M3(g)5460 5.460 5460 「铜与蜡块在水中的表观质量「20420 20.425 20.422 铜块在酒精中的表观质量|21.425 21.425 计算密度|M(g) 铜块密度 23.650 M1-M223650-20.789 =8266g/cm 石蜡密度: 5460 P =0.937g/cm 20.789+5460-20.422 乙醇密度:
由前述已知 1 2 V M M g = − ( ) / ，代入上式得 只要测出待测固体在液体中的表观质量，就可求得待测液体的密度。 四、实验内容与步骤 1、调天平座水平：调天平底座两螺钉使水准仪水泡居中。 2、天平空载，支起横梁，指针在标尺中点左右摆动。根据左右摆动的幅度差异，落 横梁，调左右配平螺丝，直到支起横梁使，指针指在标尺中点或者左右摆动的幅度相 同。 3、测量不规则固体的质量以及它们浸入液体中的表观质量。 ① 不规则铜块在空气中的质量 M1 ② 不规则铜块在乙醇中的质量 M2 ③ 不规则石蜡在空气中的质量 M3 ④ 不规则铜块在水中的质量 M4 ⑤ 石蜡和铜块在水中的质量 M5 五、数据表格及数据处理 1、计算密度 铜块密度： 石蜡密度： 乙醇密度： 1 3 3 0 1 2 M M M M − = − 1 3 1 0 1 2 23.650 8.266 / 23.650 20.789 M g cm M M = = = − − 3 3 2 0 2 3 4 5.460 0.937 / 20.789 5.460 20.422 M g cm M M M = = = + − + − 次数 待 测 物 在 左盘 mleft 待测物在左 盘 mright 几何平均值 铜块在空气中的质量 1 M g( ) 23.650 23.658 23.650 铜块在水中的表观质量 2 M g( ) 20.788 20.790 20.789 蜡块在空气中的质量 3 M g( ) 5.460 5.460 5.460 铜与蜡块在水中的表观质量 4 M g( ) 20.420 20.425 20.422 铜块在酒 精中的 表观质量 5 M g( ) 21.425 21.425 21.425
M-M 23.650-21.425 p3 0.778g/cm M1-M2 23.650-20.789 2、计算不确定度 (1)计算铜块密度的不确定度 铜块密度的计算公式为 Po 根据间接测量不确定度传播公式 则有 PoM M1-M2 M1-M2 aM aM 考虑到UM=UM,=U,U=0004可得 M12+M2 23.6502+207892 0.004 M-M (23.650-20.789 得 U,=002g/cm3 铜块的密度为 =827±0.02g/cm3 (2)计算石蜡密度的不确定度 同理可得 2-M4)2+2M2 U=10y(20.789-20.422)2+2×24252 0.004 (M3+M2-M4) (5460+20.789-20422)2 得 U=0.004g/cm 腊块的密度为: P2=0.937±0.004g/cm (3)计算酒精密度的不确定度 同理可得 √M4-M2)+(M-M)+(M-M2 (M1-M2)2 U=1y2425-20.789)2 50-21.4252+(23650-20789) 0.004 50-20.789)
2、计算不确定度 （1）计算铜块密度的不确定度 铜块密度的计算公式为 根据间接测量不确定度传播公式 则有 考虑到 M M 1 2 U U U = = ，U = 0.004 可得 得 1 3 U g cm 0.02 / = 铜块的密度为： 3 1 = 8.27 0.02 / g cm （2）计算石蜡密度的不确定度 同理可得 得 2 3 U g cm 0.004 / = 腊块的密度为： 3 2 = 0.937 0.004 / g cm （3）计算酒精密度的不确定度 同理可得 1 5 3 3 0 1 2 23.650 21.425 0.778 / 23.650 20.789 M M g cm M M − − = = = − − 1 1 0 1 2 M M M = − 2 2 1 ( ) n i i i f U U = x = 1 1 2 2 2 0 1 0 1 1 2 1 2 2 2 1 2 ( ) ( ) M M M M M M M M U U U M M − − = + 1 2 2 2 2 1 2 0 2 2 1 2 23.650 20.789 1.0 0.004 ( ) (23.650 20.789) M M U U M M + + = = − − 2 2 2 2 2 2 4 5 0 2 2 3 2 4 ( ) 2 (20.789 20.422) 2 21.425 1.0 0.004 ( ) (5.460 20.789 20.422) M M M U U M M M − + − + = = + − + − 3 2 2 2 5 2 1 5 1 2 0 2 1 2 ( ) ( ) ( ) ( ) M M M M M M U U M M − + − + − = − 1 2 2 2 2 (21.425 20.789) (23.650 21.425) (23.650 20.789) 1 0.004 (23.650 20.789) U − + − + − = −
得 U=0.002g/cm 酒精密度为 P2=0.778±0.002g/cm 六、注意事项 1、不能在横梁悬空状态下调左右配平螺丝或加减砝码; 2、不能用手抓砝码,用镊子夹; 3、称铜块和蜡块在液体中的表观质量时,蜡块一定要浸没在水中 七、教学后记 1、本实验主要测量工具是天平,要提醒学生天平的使用规范 2、注意天平最小分度值,读数要读一位估计数字 3、不确定度的计算公式要求学生利用不确定度传播公式自行推到,但注意给学生做 适当提示
得 3 3 U g cm 0.002 / = 酒精密度为： 3 3 = 0.778 0.002 / g cm 六、注意事项 1、不能在横梁悬空状态下调左右配平螺丝或加减砝码； 2、不能用手抓砝码，用镊子夹； 3、称铜块和蜡块在液体中的表观质量时，蜡块一定要浸没在水中。 七、教学后记 1、本实验主要测量工具是天平，要提醒学生天平的使用规范。 2、注意天平最小分度值，读数要读一位估计数字。 3、不确定度的计算公式要求学生利用不确定度传播公式自行推到，但注意给学生做 适当提示