水准泡

【实验目的】

1．   了解天平的称衡原理，学习使用物理天平；2．  用流体静力称衡法测定固体的密度。

【实验原理】物体的质量为ｍ，体积为V，则密度：ρ=ｍ/V

本实验中的ｍ用物理天平测出，不规则物体的体积V是根据阿基米德原理，用流体静力称衡法间接地测出的。根据阿基米德原理，物体浸没在液体中时所受的浮力等于它所排开的液体的重量，即F_浮=ρ₀Vｇ式中，ρ₀是液体的密度，V是物体排开的液体体积，当物体全部浸没在液体中时，亦即是物体的体积。因此，我们要在实验时保证物体全部浸入液体之中，而且悬挂物体的线要细。实验过程中水温也要保持恒定。本实验液体用水，不同温度下的水的密度见本实验附录。

1、  测量密度大于水的固体的密度

先称得物体在空气中的质量ｍ，再测得物体浸没在液体中的质量数ｍ₁。则物体所受的浮力为F＝ｍｇ-ｍ₁ｇ。则当浮力与重力平衡时有：F_浮＝ｍｇ-ｍ₁ｇ＝Ｗ＝ρ₀Vｇ，即Ｖ＝（ｍ-ｍ₁）／ρ₀ 则：ρ＝ｍ／Ｖ＝ｍρ₀／（ｍ-ｍ₁）

2、  测量密度小于水的固体的密度

由于固体的密度小于水的密度，所以固体不能全部浸入水中，因而需附加一重物。测量步骤如下：

首先测量物体在空气中的质量ｍ，再如图１的方式，称量物体在空气中和附加物在水中的合质量数ｍ_２；第三是按图２的方式称量两物体在水中的合质量数ｍ_３；则

F_浮＝ｍ_２ｇ-ｍ_３ｇ＝Ｗ＝ρ₀Vｇ，即Ｖ＝（ｍ_２-ｍ_３）／ρ₀

 

 

 

 

 

 

【实验仪器】铜柱（或铁柱或铝柱），塑料块（或腊块），物理天平，温度计，烧杯，细线
【实验步骤】

1、   调整天平：

ａ、调整天平底座水平。用水准泡作监视，调节底座下的螺丝。

ｂ、调整天平空载平衡。将游码拔到横梁零位。调整横梁两端的螺丝使其平衡。

　

2、  测量金属块的密度；

　

3、 测量塑料（或腊）块的密度。

　

 

【数据记录】

　

天平型号         最大称量         分度值         仪器误差       

水温度           水密度           单位       

金属在空气中的质量ｍ		绝对误差Δｍ
金属的质量ｍ1		Δｍ1
腊块在空气中的质量ｍ		Δｍ
重物在水中的质量ｍ2		Δｍ2
全部浸入水中的质量ｍ3		Δｍ3

 【数据处理】

【预习思考题】

1．使用物理天平应作哪些操作？在操作中如何保护刀口？

2.  用流体静力法测定固体密度的优点是什么？它能解决什么关键问题？

 【复习思考题】

1.     天平平衡时启动，为何不停地摆动？当天平略平衡时，为何只偏倾一定范围，而不致无限地向一侧偏倾。

2.    试分析使用物理天平时，可能存在的系统误差，应如何消除或减少它们？

 

则：ρ＝ｍ／Ｖ＝ｍρ₀／（ｍ_２-ｍ_３）

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