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文本内容:
《固体密度的测定》示范报告
一、实验目的
1.掌握测定规则物体和不规则物体密度的方法;
2.掌握游表卡尺、螺旋测微器、物理天平的使用方法;
3.学习不确定度的计算方法,正确地表示测量结果;
二、实验仪器
1.游表卡尺0-150mm,
0.02mm
2.螺旋测微器0-25mm,
0.01mm
3.物理天平TW-02B型,200g,
0.05g三,实验原理内容一测量细铜棒的密度mp———根据V1-1可_4m得兀dh1-2只要测出圆柱体的质量〃
2、外径d和高度人就可算出其密度内容二用流体静力称衡法测不规则物体的密度
1、待测物体的密度大于液体的密度如果不计空气的浮力,物体在空气中的重量卬=〃火与它浸没在液体中的视重卬1=机速之差即为它在液体中所受的浮力F=W-W=11-3根据阿基米德原理=F PM1-4是液体的密度,在物体全部浸入液体中时,V是排开液体的体积,亦即物体的体积由式1-1和式1-4可得mP=Pom-mx1-5本实验中液体用水,°即水的密度,不同温度下水的密度见教材附录附表
2、待测物体的密度小于液体的密度将物体拴上一个重物,加上这个重物后,物体连同重物可以全部浸没在液体中,这时进行称衡,如图a,相应的祛码质量为m2,再将物体提升到液面之上,而重物仍浸没在液体中,这时进行称衡,如图『1b,相应的祛码质量为机3,则物体在液体中所受的浮力1-6图21待测量固体放入液体中”而工厂1-7只有当浸入液体后物体的性质不会发生变化时,才能用此法来测定它的密度四.实验步骤实验内容一测量细铜棒的密度
1.熟悉游标卡尺和螺旋测微器,正确操作的使用方法,记下所用游标卡尺和螺旋测微器的量程,分度值和仪器极限误差,零点读数2用游标卡尺测细铜棒的长度h,在不同方位测量5次分别用游标卡尺和螺旋测微器测细铜棒的直径5次,计算它们的平均值(注意零点修正)和不确定度.写出测量结果表达式并把结果记录表格内.
3.熟悉物理天平的使用的方法,记下它的最大称量分度值和仪器误差.正确操作调节底座水平,横梁平衡,正确操作天平.称出细铜棒的质量m,并测5次,计算平均值和不确定度,写出测量结果表达式.__4而P铜=327~4,用nd h公式算出细铜棒的平均密度
5.用不确定度的传递公式求出密度的相对不确定度和绝对不确定度,写出最后的结果表P-P-^o±)xlO3Z:g/m3W、」三旬+.+)达式L LPS并记录到表格中.
6.求出百分差铜焊条密度的参考值夕铜=
8.426x1()
3.实验内容二用流体静力称衡法测不规则物体的密度
1.测定外形不规则铁块的密度(大于水的密度);
(1)按照物理天平的使用方法,称出物体在空气中的质量加,标出单次测量的不确定度,写出测量结果
(2)把盛有大半杯水的杯子放在天平左边的托盘上,然后将用细线挂在天平左边小钩上的物体全部浸没在水中(注意不要让物体接触杯子边和底部,除去附着于物体表面的气泡),称出物体在水中的质量如,标出单次测量的不确定度,写出测量结果
(3)测出实验时的水温,由附录附表中查出水在该温度下的密度「
(4)由式(1-5)计算出夕,同时用不确定度传递公式计算夕的不确定度△,,最后写出测量结果和相对不确定度,并和铁栓密度的参考值夕铁=7823x1()3心/m3的数值比较之,求出百分差2,测定石蜡的密度(小于水的密度)
(1)同上测出石蜡在空气中的质量相;
(2)将石蜡拴上重物,测出石蜡仍在空气中,而重物浸没水中的质量〃23;3将石蜡和重物都浸没在水中,测出租2;4测出水温,由表中查出°;5由式1-7计算夕及△夕6求出百分差石蜡密度的参考值夕石蜡=87°一°93°”13酶/加
五、实验数据记录固体密度测量仪器参数记录仪器名称最大量程分度值仪器误差游标卡尺mm0-
1500.
020.02螺旋测微器0-
250.
010.005mm物理天平g0-
2000.
050.020仪器零点读数次数平均值12345游标卡尺mm
0.
000.
000.
000.
000.
000.00螺旋测微器-
0.012-
0.010-
0.011-
0.010-
0.010-
0.011mm测量数据记录物物理修正不确结果平均值百分差12345体量后值定度表示d铜
4.
9754.
9764.
9784.
9754.
9794.
9774.
9880.006-
0.72%铜h铜
99.
0699.
0499.
0499.
0499.
0499.
0499.
040.
0399.04+
0.03棒d铜
4.
9754.
9764.
9784.
9754.
9794.
9774.
9880.006细h铜
99.
0699.
0499.
0499.
0499.
0499.
0499.
040.
0399.04+
0.03铜m铜
16.
19016.
20016.
20016.
18016.
19016.
19016.
1900.
02216.190+
0.022-
0.72%棒P
8.366±
0.024xlOKg/机3铜流体静力称衡法密度测量数据记录待测物体材料铁块石蜡块待测物体在空气中的质量m g
12.580±
0.
0202.673±
0.020待测物体在水中的质量ml g
10.968±
0.020/待测物体拴上重物的质量m3g/
14.296±
0.020物体和重物全浸入水中的质量m2g/
11.330±
0.020水温t C
15.5℃±
0.5℃
15.8±
0.5℃水在t℃时的密度p X
1030.
9989430.998943kg/m3待测物体的密度pX103kg/m
37.80±
0.
190.900±
0.018百分差-
0.35%
3.5-
3.2%
六、实验数据处理:未占注粉=-
0.012-
0.010-
0.011-
0.010-
0.010/5=-
0.011m/n々
八、、•铜=
4.975+40976+
4.978+
4.975+
4.979/5=
4.977mmh铜=
99.06+
99.04+
99.03+
99.04+
99.05/5=
99.04mm%同=16J90+16200+
16.200+
16.180+
16.190/5=
16.190g4-d2力--------------+
0.0052=
0.006mmn-1△/^铜=JS/洞2+A仪之=V0-012+
0.022=O.O3/7tm△机铜=
0.022gd铜=
4.988±
0.006mm幅=
99.04±
0.03mm加铜=
16.190±
0.022g4777万铜==
8.366xlO3Kg/m37ia~n彳/A V\p=%xp=
0.28%
8.366103=
0.024=
0.28%X Xnt+2xlO3Kg/m37乂铜一铜参==_%与铜二100%0,
728.426夕铜参
12.
5800.998943xl03=
7.796x103^/m3―m_-
12.580-
10.968x夕铁厂八八”A.m+m,A
12.580+
10.968----------「=x
0.020=
2.4%从町tnp mm-
12.
58012.580-
10.968心A=4失X2失=
2.4%X
7.796xlO3=
0.19xl03X^/m3z*=_5%Ep快=°铁一铁参=7・796-
7.823100%
037.823夕铁参夕=n=x
0.998943x103=
0.9002x103^/m3石蜡e-租颐+E=A-x.
2.0%2A—m石蜡佻一?△诙蜡二心蜡石蜡=
2.0%x
0.9002xl3=
0.018义103酩/加-.°%与一E.=—=3870-9002-
0.930*
13.2%石夕石蜡参
0.
8700.930
七、结果讨论及误差分析
1、铜密度的百分差为负的
0.72%,测量值比参考值偏小,但偏小较小其误差产生的主要原因由于铜棒不是绝对圆柱体,所以圆柱直径d的测量值存在着系统误差,另外虽然采用了多次测量,但随机误差只能减小,不能消除
2、铁密度的百分差为负的
0.35%,测量值比参考值偏小,但偏小较小其误差产生的主要原因实验方法采用流体静力称衡法来测物体的密度,拴铁块的线用棉线,存在一定的系统误差,而且放入水中在铁块周围存在少量的气泡,使铁块质量在水中的视值偏小,产生了系统误差,测量值偏小、石蜡密度的百分差在到一之间,该测量值在参考值区间内,误差一
33.5%
3.2%般其误差产生的主要原因实验方法采用流体静力称衡法来测物体的密度,拴铁块和石蜡的线用棉线,存在一定的系统误差,而且放入水中在石蜡和重物周围存在少量的气泡,使石蜡和重物在水中的视值偏小,另外被测石蜡是用蜡烛,中间有棉线产生了系统误差,测量。