固體和液體的密度測定

PAGEPAGE5實驗四固體和液體的密度測定實驗?zāi)康?．熟練掌握物理天平的構(gòu)造原理及調(diào)整和使用方法。2．掌握測定固體和液體密度的兩種方法（靜力稱衡法和比重瓶法）。實驗儀器天平，待測物體，線繩，燒杯，水，比重瓶。實驗原理若一個物體的質(zhì)量為m，體積為V，則其密度為圖4－1（圖4－1可見，通過測定m和V可求出ρ，m可用物理天平稱量，而物體體積則可根據(jù)實際情況，采用不同的測量方法。對于形狀不規(guī)則的物體，或小粒狀固體，液體可用下述兩種方法測量其體積，從而計算出它的密度。用液體靜力“稱量法”測量固體的密度（1）能沉于水中的固體密度的測定所謂液體靜力“稱量法”，即先用天平稱被測物體在空氣中質(zhì)量m1，然后將物體浸入水中，稱出其在水中的質(zhì)量m2，如圖4－1所示，則物體在水中受到的浮力為F＝(m1－m2)g（4－2）根據(jù)阿基米德原理，浸沒在液體中的物體所受浮力的大小等于物體所排開液體的重量。因此，可以推出F＝ρ0Vg（4－3）圖4－2其中ρ0為液體的密度（本實驗中采用的液體為水）；V是排開液體的體積亦即物體的體積。聯(lián)立（4－2）和（4圖4－2（4－4）由此得（4－5）（2）浮于液體中固體的密度測定待測物體的密度比液體小時，可采用加“助沉物”的辦法，如圖4－2所示，“助沉物”在液體中而待測物在空氣中，稱量時砝碼質(zhì)量為m1。待測物體和“助沉物”都浸入液體中稱量時如圖4－3所示，砝碼質(zhì)量為m2，因此物體所受浮力為(m1－m2)g。若物體在空氣中稱量時的砝碼質(zhì)量為m，物體密度為圖4－3（圖4－3比重瓶法（1）液體密度的測量對液體密度的測定可用流體靜力“稱量法”，也可用“比重瓶法”。在一定溫度的條件下，比重瓶的容積是一定的。如將液體注入比重瓶中，將毛玻璃塞由上而下自由塞上，多余的液體將從毛玻璃塞的中心毛細(xì)管中溢出，瓶中液體的體積將保持一定。比重瓶的體積可通過注入蒸餾水，由天平稱其質(zhì)量算出，稱量得空比重瓶的質(zhì)量為m1,充滿蒸餾水時的質(zhì)量為m2，則m2＝m1＋ρV，因此，可以推出V＝(m2－m1)／ρ（4－7）如果再將待測密度為ρ’的液體（如酒精）注入比重瓶，再稱量得出被測液體和比重瓶的質(zhì)量為m3，則ρ’＝(m3－m1)/V。將公式（7）代入此公式得（4－8）（2）粒狀固體密度的測定對于不規(guī)則的顆粒狀固體，不可能用流體靜力“稱衡法”來逐一稱其質(zhì)量。因此，可采用“比重瓶法”。實驗時，比重瓶內(nèi)盛滿蒸餾水，用天平稱出瓶和水的質(zhì)量m1，稱出粒狀固體的質(zhì)量為m2，稱出在裝滿水的瓶內(nèi)投入粒狀固體后的總質(zhì)量為m3，則被測粒狀固體將排出比重瓶內(nèi)水的質(zhì)量是m＝m1＋m2－m3，而排出水的體積就是質(zhì)量為m2的粒狀固體的體積，所以待測粒狀固體的密度為（4－9）當(dāng)然，所測粒狀固體不能溶于水，其大小應(yīng)保證能投入比重瓶內(nèi)。實驗內(nèi)容1．調(diào)試物理天平：調(diào)節(jié)水