比重瓶法測物體密度

比重瓶法測物體密度PAGE11PAGE5實驗1比重瓶法測物體密度密度是物體的基本屬性之一，各種物質具有確定的密度值，它與物質的純度有關，工業(yè)上常通過物質的密度測定來做成份分析和純度鑒定。實驗目的（1）掌握用比重瓶法測定物體密度的原理，學會使用物理天平和比重瓶；（2）學習儀器的讀數(shù)方法，并能根據(jù)有效數(shù)字的概念正確記錄實驗數(shù)據(jù)；（3）學習不確定度估算和實驗結果表示的方法。實驗儀器物理天平，比重瓶（100ml），量杯、小玻璃珠，蒸餾水（簡稱水），鹽水，細金屬條，吸水紙，電吹風（公用）。儀器介紹物理天平物理天平的構造圖1-1物理天平圖1-1為物理天平的外形。在橫梁bb’的中點O和兩端B、B′共有三個刀口。中間刀口O安置在支柱H頂端的瑪瑙刀架上，作為橫梁的支點，在兩端的刀口B和B′上懸掛兩個稱盤P和P′。橫梁下部裝有一讀數(shù)指針J。支柱H上止動旋鈕K可以使橫梁升降。平衡螺母E和E′用于天平空載時調平衡。橫梁上有20個刻度和可移動的游碼D。游碼向右移動一個刻度，相當于在右盤中加圖1-1物理天平天平的主要技術參數(shù)（1）最大稱量（最大載荷）：最大稱量是天平允許稱衡的最大質量。（2）分度值與靈敏度：分度值（舊稱感量）是天平平衡時，為使天平指針從標度尺的平衡位置偏轉一個分度，在一盤中所需添加的最小質量。分度值的倒數(shù)是靈敏度。天平的操作和操作規(guī)程（1）了解所用天平的技術參數(shù)。（2）調整天平：調節(jié)天平的底部調平螺絲，利用圓形水準器，使天平支柱垂直，刀口架水平。（3）調整零點：天平空載時，將游碼先置梁左端零刻線，旋動止動鈕K，支起橫梁，啟動天平，觀察指針J的擺動情況。當J在標尺S的中線兩邊擺幅相等時，則天平平衡。如不平衡，反旋K，放下橫梁，調節(jié)平衡螺母E和E′，反復調節(jié)，使天平平衡，消除零點誤差。（4）稱衡：將待測物置左盤，砝碼置右盤，增減砝碼（配合游碼），使天平平衡。（5）讀數(shù)：復位，記下砝碼和游碼讀數(shù)。把待測物體從盤中取出，砝碼放回砝碼盒，游碼放回零位，稱盤摘離刀口，天平復原。為保護天平，必須遵守以下操作規(guī)程（1）天平的負載不得超過其稱量，以免損壞刀口和壓彎橫梁。（2）在調節(jié)天平、取放物體、取放砝碼以及不用天平時，都必須將天平止動，以免損壞刀口。只有在判斷天平是否平衡時才將天平啟動。天平啟動、止動時動作要輕，止動時最好在天平指針接近標尺中線刻度時進行。（3）待測物體和砝碼要放在稱盤正中。砝碼不要直接用手拿取，而要用鑷子夾取。稱量完畢、砝碼必須放回盒內固定位置，不要隨意亂放。（4）天平的各部件以及砝碼都要注意防銹蝕。兩臂長度不等的誤差消除天平兩臂不等長，將帶來系統(tǒng)誤差，可用復稱法來消除。設L左、L右分別代表橫梁左右兩臂的長度，物體的質量為M，先把待測物體放于左盤，M1克（1-1）然后將物體放于右盤，M2砝碼放于左盤，使盡可能保持其容積的固定，同時保持比重瓶外的清潔干燥，毛細管中液面與瓶塞上表面平行。實驗原理測量密度的方法：在一定的溫度和壓力條件下，物質的成分和組織結構不同，單位體積內所具有的質量也不同。我們用單位體積內的質量——密度來表征物質這一特性，即密度定義為（1-5）物理天平測量規(guī)則形狀物體的密度對于形狀規(guī)則、密度均勻的物體，可以用米尺、游標卡尺、螺旋測微計測出物體的體積，用物理天平測出其質量，代入公式（1-5），求得密度。用比重瓶測不規(guī)則形狀物體的密度 將干凈的比重瓶（圖1-2）注滿蒸餾水，用帶有毛細管的磨石玻璃塞子緩慢地將瓶口塞住，多余的液體從毛細管溢出，這樣瓶內液體的體積是確定的，即比重瓶的容積。設比重瓶盛滿水的質量為m水。待測固體在空氣中的質量為m物，體積為V物，假設某種液體的體積與待測固體體積相同，如果（從比重瓶中溢出的）液體質量為m溢，在室溫下密度為，則，亦即（1-6）將質量為m物的待測固體投入盛滿水的比重瓶中，溢出水的體積就等于固體的體積，均為V物，設此時比重瓶及瓶內剩余的水和待測固體總質量為m總，則m總＋m溢＝m水＋m物，即m溢＝m水＋m物－m總（1-7）將式（1-7）代入式（1-6）得（1-8）只要用天平稱得m物，m水和m總，查表獲得；就可以由式（1-8）求，本實驗中的液體是蒸餾水。用比重瓶法測液體的密度測量干燥的空比重瓶質量m瓶，再在假設容積為V瓶的比重瓶中注滿密度為蒸餾水，測量出此時的總質量為m水，則，由此可得出比重瓶的容積V （1-9）將比重瓶中的蒸餾水倒空，并用電吹風將比重瓶吹干，再將待測密度為的鹽水注入比重瓶，注滿后再稱鹽水和比重瓶的總質量為m鹽，則，即，將式（1-9）代入，可得（1-10）實驗內容（1）用比重瓶法測量小玻璃珠的密度；（2）用比重瓶法測鹽水的密度。實驗指導記錄初始量（1）記錄物理天平的最大稱量與分度值，思考測量時是否需要估讀以及應讀到哪一位，填入表格。（2）用物理天平測量干燥的空比重瓶的質量m瓶，將測量值填入表格。用比重瓶法測量小玻璃珠的密度（1）用物理天平測量幾十粒小玻璃珠的質量m物，將測量值填入表格；（2）將比重瓶裝滿水，將瓶塞蓋好后用吸水紙擦去瓶外及瓶口溢出的水，測量加滿水的比重瓶質量m水，將測量值填入表格；（3）將小玻璃珠輕輕放入比重瓶中，用細金屬條把比重瓶中小玻璃珠表面氣泡趕掉，蓋上瓶塞，用吸水紙擦去瓶外及瓶口溢出的水，測量小玻璃珠和加滿水的比重瓶的總質量m總，將測量值填入表格。用比重瓶法測鹽水的密度倒出上一個實驗中比重瓶里的水和小玻璃珠，注滿鹽水，蓋上瓶塞，用吸水紙擦去瓶外及瓶口溢出的鹽水，測量加滿鹽水的比重瓶質量m鹽，將測量值填入表格。注意事項（1）在調節(jié)天平、取放物體、取放砝碼以及不用天平時，都必須將天平止動，以免損壞刀口。只有在判斷天平是否平衡時才將天平啟動。天平啟動、止動時動作要輕，止動時最好在天平指針接近標尺中線刻度時進行。（2）待測物體和砝碼要放在稱盤正中。砝碼不要直接用手拿取，而要用鑷子夾取。稱量完畢、砝碼必須放回盒內固定位置，不要隨意亂放，并蓋好盒蓋。（3）每測量一種待測物的質量前，都應對天平進行調零。（4）必須將測量質量時所用的小玻璃珠全部放入比重瓶，不得漏掉任何一粒。（5）用細金屬條趕走比重瓶中小玻璃珠的表面氣泡時，動作應輕緩，不能把比重瓶的薄壁碰破。（6）實驗結束后，將比重瓶清洗干凈，外表面擦干，用電吹風把比重瓶內部吹干。（7）比重瓶的瓶塞與瓶口密合，二者是經研磨而相配的，不可“張冠李戴”。（8）比重瓶中裝有液體之后，應避免用手握著瓶身，以免使液體溫度發(fā)生改變，可握住瓶口的位置。（9）實驗結束后將小玻璃珠晾開。實驗數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄表格表1-1各待測物的質量最大稱量______分度值______是否估讀______讀到的數(shù)位_______單位g測量項目m瓶m物m水m總m鹽測量值數(shù)據(jù)處理（要求寫出詳細的計算步驟）（1）用比重瓶法測量小玻璃珠的密度，求出各物理量的標準表達式待測物的質量m物標準表達式的求法：由于該物理量是單次測量，因此平均值即測量值，且不存在A類不確定度：B類不確定度：，；合成不確定度：；標準表達式：。加滿水的比重瓶質量m水以及小玻璃珠和加滿水的比重瓶的總質量m總，其標準表達式的求法同上，最后結果注意將g轉換為kg。待測物密度標準表達式的求法：平均值：