1、1实验 2 固体密度的测定实验目的1了解物理天平的构造原理，掌握其调整和使用方法。2掌握测定规则固体密度的方法。3学习用流体静力称衡法测定不规则固体的密度。4学会用比重瓶法测定不规则固体的密度。实验仪器游标卡尺、千分尺、物理天平，比重瓶；待测金属圆柱体、不规则固体、小块固体颗粒等。实验原理一、测规则固体的密度设物体的质量为 ，体积为 ，其密度 为mVm本实验中的被测物体是一直径为 ，高为 的圆柱体，其密度为dh（1）24因此，只要直接测出 、 、 ，就可以算出圆柱体的密度 。mh二、流体静力称衡法测不规则固体的密度设 是物体在空气中称衡时相应的天平砝码质量； 是物体全部浸没在液体中1m2称衡时
2、相应的天平砝码质量； 是液体的密度，则物体的密度为0（2）01m如果被测物体的密度小于液体的密度，为使被测物体全部浸没在液体中，可采用在被测物体下面拴一重物的方法。实验时， 进行三次称衡：首先在空气中直接称衡被测物体的质量 。再将被 测物体置于液面之上，而重物全部浸没在液体中称衡，m此时天平砝码质量为 。最后把被测物体连同重物一起全部浸没在液体中，进行称2衡 。则物体密度为3（3）032m三、比重瓶法测密度比重瓶注满液体后，用中间有毛细管的塞子塞住，使多余的液体就从毛细管溢出，这样 瓶内盛有的液体的体 积就是固定的。用比重瓶来测量不溶于水的小块固体的密度 时，可依次称衡出小块固体的质量 、装
3、满纯水后比重瓶和 纯水的总质量 、以及装满纯水的瓶内投入小块固体后m4m的总质量 。此时小块固体的密度为5（4）054用比重瓶还可以测量液体的密度。实验内容及步骤3一、测定金属圆柱体的密度1、用物理天平称出圆柱体的质量 。m2、用千分尺和游标卡尺分别测圆柱体的直径 和高 ，将测得数据填入表 21dh和表 21。二、用流体静力称衡法测密度小于液体的不规则物体块的密度1、用物理天平分别称出质量 、 、 ，测得数据填入表 23。m232、记录室温，由实验教材附表 33 查出该室温下纯水的密度 。0三、用比重瓶法测量小块固体颗粒的密度1、用物理天平分别称出质量 、 、 ，测得数据填入表 24。m452
4、、记录室温，由附表 3-3 查 出该室温下纯水的密度 。0实验数据记录一、测定金属圆柱体的密度圆柱体质量 77.2410-3kg ，物理天平仪器误差 0.0310-3kgm)(m表 21 金属圆柱体的直径 d千分尺的示值误差 0.004 mm，零点 读数 d0 = -0.003 mm，单位：mm )(dm测量部位 上 中 下示值di20.955 20.945 20.953 20.946 20.944 20.952 20.948 20.956 20.950平均 d4直径di = di - d0 20.958 20.948 20.956 20.949 20.947 20.955 20.951 20
5、.959 20.953残差| |i0.005 0.005 0.003 0.005 0.006 0.002 0.004 0.006 0.000 20.953表 22 金属圆柱体的高度 h游标卡尺分度 值 0.02 mm，示值误差 0.02 mm，单位：mm )(m测量次数 1 2 3 4 5 6 平均 h高度 ih28.56 28.54 28.52 28.58 28.54 28.56残差| |i0.01 0.01 0.03 0.03 0.01 0.01 28.55二、用流体静力称衡法密度小于液体的不规则物体块的密度（见表 23）。表 23 密度小于液体的不规则物体块的密度单位：10 -3kg 项
6、目 m2m3m示值 19.65 36.45 14.85室温 25.2 ，水的密度 = 997.069 kg/m3。0三、用比重瓶法测量小块固体颗粒（锌粒）的密度（见表 24）。表 24 小块固体颗粒的密度单位：10 -3kg 项目 m4m5m5示值 42.45 35.25 71.58室温 25.2 ，水的密度 = 997.069 kg/m3。0数据处理一、金属圆柱体的密度1、金属圆柱体质量的准不确定度： kg10.73/103.)()( -mu2、金属圆柱体的直径 d：直径 d 的平均值： m20.95320.953.20.951. .4764819 i直径 d 的 A 类标准不确定度：015
7、6. 0.6.04.2. 6.53571)(89)( 2222 iiAdu直径 d 的 B 类标准不确定度： m0.231/4.3)()( dum直径 d 的总标准不确定度： .79.156.0)()( 2222 BA3、金属圆柱体的高度 h：直径 h 的平均值：6 m28.5.628.54.28.5.428.5616 ih直径 h 的 A 类标准不确定度： m0856. 010301301)(1)( 22222262 iiAhu直径 h 的 B 类标准不确定度： m0.153/2.)()( hum直径 h 的总标准不确定度： .438.856.0)()( 2222 BA4、金属圆柱体密度的最
8、佳估计值（平均值）： 33232 kg/m.7846105.8)1095.2(14.347hdm5、金属圆柱体密度的相对合成标准不确定度： %06.12.624.70135.281439537. )()()(2)(42222 muhduucr（在这里，未将各物理量中的因子 10-3 代入，是因 为计算中这些因子会自动约掉。后面的相应计算中也做这样的处理。 ）6、金属圆柱体密度的合成标准不确定度：734kg/m580.12.63784)()( crcu7、金属圆柱体密度的测量结果： 3/)5()c二、流体静力称衡法密度小于液体的不规则物体块的密度1、不规则物体块密度的最佳估计值（平均值）： 30
9、32 kg/m056.97.85.14.69m2、不规则物体块密度的相对合成标准不确定度： %1.0143.0 85.14.36265.19073.2)( 223 ucr3、不规则物体块密度的合成标准不确定度： 32kg/m1307.14.056.97)()( crcu4、不规则物体块密度的测量结果： 3kg/)()c三、用比重瓶法测量小块固体颗粒的密度1、小块固体颗粒密度的最佳估计值（平均值）： 3054 kg/m94.6150.9758.12.34. m2、小块固体颗粒密度的相对合成标准不确定度：8%5.01673.4 245.8712382.)()( 25454 mucr3、小块固体颗粒密度的合成标准不确定度： 33kg/m108.2167.49)()( crcu4、小块固体颗粒密度的测量结果： 3/)()cu
