大学物理实验教案-密度

大学物理实验报告-测量固体密度-大学固体密度测量报告
大学固体密度测量报告
本实验采用水比重瓶测量固体物质的密度。

实验工作结果如下所示：
（1）准备实验设备：
除准备实验设备之外，还准备了一瓶精制的清水，一根长度为10cm的金属杆子，一块重量为50克的铜片，一把计秤和一把测头。

（2）实验步骤：
1、首先，将空水比重瓶放入实验桌上，并记录空瓶重量；
2、再将铜片放入水比重瓶中，并记录其重量；
3、再将金属杆子放入水比重瓶中，并记录其重量；
4、接着，加入精制水至瓶口，直至将测头的水位抬至瓶口；
5、最后将测头水位放在瓶口位置，读取所测得的水比重率，表格中记录该值。

实验结果如下：
物体重量（g）密度（g/cm3）
空瓶 214.3 -
铜片 264.3 8.183
金属杆子 252.7 7.509
实验结果表明，通过水比重瓶测量，金属杆子和铜片的密度分别为7.509g/cm3 和8.183g/cm3，相差不大。

可以看出，采用水比重瓶测量固体物质的密度是一种可靠的测量方法。

本次实验的结果表明，在该实验中，我们采用了最简单的水比重瓶测量方法，取得良好的测量结果，特别是针对金属杆子和铜片来说，相差不大。

因此，可以得出结论，通过水比重瓶测量固体物质的密度是一种可靠的测量方法。

综上所述，本实验以水比重瓶来测量固体物质的密度，结果准确可靠，证实了水比重瓶测量固体物质密度的可行性。

在后期的实验工作中，将对不同种类的固体物质采用不同的实验方法来测量相关物性，给出更详细的结论。

实验二 固态物质的密度测定【实验目的】1、学会调整和使用物理天平。

2、学习并掌握测量固态物质密度的方法。

3、计算间接测量量的误差。

【实验仪器】物理天平、游标卡尺、烧杯、钢件、蜡、水、细线、温度计等 【实验原理】密度是物质的基本特征之一，它与物质的纯度有关。

因此工业上常通过测定密度来作原料成分的分析和纯度鉴定。

物质的密度是指单位体积中所含物质的量，即：mVρ=（2-1） 式中ρ是物质的密度，m 为物质的质量，V 是物质的体积。

一、 不规则物体测量1、 流体静力称衡法按照阿基米德浮力定律，浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于排开液体的重量。

如果将钢件放在空气中称得质量为m ，而前后两次称量差为物体受到水的浮力。

浮力等于两次称量值的重量之差：11F W W mg m g =-=-浮力还等于排开同体积液体的重量：0F gV ρ=由上可以得到：10mg m g gV ρ-=1m m V ρ-=（2-2）代入（2-1），可得：01m mV m m ρρ==- （2-3） 上式就是用流体静力称衡法测不规则固体物质密度ρ的公式（注：此式只适合ρ>1的情况）。

2、 测量蜡的密度ρ’由于蜡的密度ρ’小于水的密度ρ0，将它放入水中无法全部浸没，可以采用加配重的方法（如用上述实验中的钢件），将蜡块连同钢件拴好全部浸没在水中，此时称得质量为m 2，再将蜡块提升到水面以上，而钢件仍浸没在水中，此时称得质量为m 3，如图2-1所示，则前后两次称量差为蜡块受到的水的浮力，而钢件前后无变化。

1.天平挂钩2.待测物体（蜡块）3.重物（钢件）2 31图2-1 蜡块密度测量示意图由浮力等于两次称量值的重量只差：3232F W W m g m g =-=-由浮力等于排开的同体积的水的重量：0F gV ρ=可得：320m g m g gV ρ-=32m m V ρ-=（2-4）带入式（2-1），得：032m mV m m ρρ'==- （2-5） 上式为用流体静力称衡法测量蜡块的密度公式（注：此式只适合ρ<1的情况）。

实验密度的测量-【实验目的】1、 学习用流体静力称衡法测量固体和液体的密度。

2、 掌握物理天平的正确使用方法。

-【实验仪器】物理天平、游标卡尺、水杯及待测样品（铜圆柱体，盐水）-【实验原理】1、固体的密度的测量：（一）规则物体的密度测量：设物体质量为m 体积为V 则该物体的密度为形尺寸，然后应用几何公式计算出来。

即:（二）不规则物体的密度测量:（1） 1的固体根据阿基米德原理，物体浸在液体中所减少的重量（R-P 2）,即受到的浮力:等于它所排开同体积液体的重量。

故有1 2Vd h (2)4其中d 是圆柱体直径：h 是圆柱体高度。

于是4m2二 dh对形状规则的圆柱体,m P =—V质量m 可由物理天平称出,（1）体积V 可以直接测量物体的外(3)P 1 一 P 2 二 ^Vg(4)如果用天平分别称出物体在空气中的质量m （R =m’g ）及物体浸没在水中的表现质量m （P2 =m2g ）,则仲！ - m? ）g就等于物体与同体积的水的重量, m’ -m2即为这部分水的质量。

物体所排开的水的体积（即物体的体积）为则固体的密度:m .二「 — (6)m . -m 2这就是流体静力称衡法的基本原理。

(2) : < 1的固体设待测物(；-< 1)在空气中的质量为m 2，辅助物(；-> 1)在空气中的质量和 浸没于水中的表观质量分别为 m 0和m .，将两个物体连在一起后完全浸没于水中 的表观质量为m 3，则辅助物和待测物一起完全浸没于水中时受到的浮力为IF = (m 2 + m ° -m 3)g而待测物浸没于水中时受到的浮力则为F -「水Vg = (m 2 m ° - m 3)g -(m ° - mjg即待测物体积：V = (m 2 m . -m 3)/「水由定义式亍=m ? /V 可得待测物密度m 2m 2m . _ m 32、液体的密度测量:此法要借助于不溶于水并且和被测液体不发生化学反应的物体(一般用玻璃块)。

大学物理测量密度实验报告实验目的本实验旨在通过测量不同物体的质量和体积，计算出它们的密度，并通过实验结果，加深对密度概念的理解。

实验装置本次实验所需装置和器材如下： - 天平：用于测量物体的质量，保证测量结果的准确性。

- 尺子：用于测量物体的线度，从而计算出物体的体积。

- 物体样品：选取不同形状和材料的物体样品，如金属块、塑料球等。

实验步骤1. 测量质量首先，使用天平测量每个物体样品的质量。

确保天平平稳，并将天平所示的质量值记录下来。

2. 测量体积接下来，使用尺子测量每个物体样品的线度。

根据物体的形状，采用不同的测量方法。

例如，对于规则形状的物体，可以直接测量其边长或直径；而对于不规则形状的物体，可以采用水位法或容量法等方法测量其体积。

3. 计算密度通过测量质量和体积，可以计算出每个物体样品的密度。

密度的计算公式为：密度 = 质量 / 体积将质量和体积代入该公式，即可计算出物体的密度值。

4. 数据分析根据实验测量结果，对比不同物体样品的密度数值，观察是否存在规律或规律性差异。

考虑物体的材料和形状对密度的影响，进行数据分析和讨论。

5. 实验误差分析在实验过程中，可能会存在一些误差，如质量和体积的测量误差、天平的不准确性等。

对于实验结果的不确定度，进行误差分析，讨论实验结果的可靠性和准确性。

结论通过本次实验，我们成功测量了不同物体样品的质量和体积，并计算出它们的密度。

通过对实验结果的观察和数据分析，我们进一步认识到物体的密度与其材料和形状之间的关系。

实验结果的误差分析表明，我们的实验具有一定的准确性和可靠性。

参考文献[1] 李明. 大学物理实验指导[M]. 高等教育出版社, 2018. [2] 王刚, 张丽. 物理实验技术与方法[M]. 高等教育出版社, 2009.。

第二章 力学、热学和声学实验力学、热学和声学实验是大学物理实验的基础，是接受物理实验基本训练的开端。

本章主要学习长度、质量、时间、温度等基本物理量的测量方法；学习这些物理量测量仪器的工作原理、操作规程及注意事项；学习对实验仪器装置的水平、铅直调节、零位校准等基本调整技术；学习比较法、放大法、替代法等基本测量方法。

在物理实验中，基本物理量的测量尤为重要，只有认真对待每一个实验、每一项操作，才能逐步地掌握这些基本知识和技能。

本章还要着重学习和应用列表法、作图法、逐差法等常用方法处理实验数据。

在整个实验过程中，要重视有效数字和误差估算在各实验中的具体运用，学会基本测量误差和不确定度的估算方法。

为今后在科学实验中处理实验数据，进行误差分析打好基础。

实验一 物体密度的测定物体的密度是表征物质成分或组织特性的重要物理量，其值与物质的疏密程度、纯度和温度有关， 医学上常用它来进行固体样品成分的分析和液体浓度的测定，本实验介绍几种固体和液体密度的测量原理和方法。

通过对物体密度的测量，掌握长度、质量这些基本物理量的测量方法。

【实验目的】1. 掌握游标卡尺、螺旋测微计和物理天平的使用方法；2. 学会用流体静力称衡法、比重瓶法测定固体和液体的密度；3. 学习处理测量数据的基本方法。

【实验仪器】游标卡尺（精度0.02mm 、量程15cm ）、螺旋测微计（精度0.01mm 、量程25mm ）。

物理天平（感量0.05g 、称量500g ）、比重瓶（50ml ）、温度计、玻璃烧杯和待测物体（铜圆柱体、铅合金圆柱体、细铜丝、小玻璃球、酒精等）。

【实验原理】物质的密度是指单位体积中所含物质的量，设物体的质量为m ，体积为 V ，则其密度ρ为mVρ=（1） 只要测出物体的体积和质量就可以求得密度ρ。

1．形状规则固体密度的测定如圆柱体的高为h 、直径为d ,则其体积为214V d h π=（2）将式（2）代入式（1）得其密度为 24md hρπ= (3)2. 用流体静力称衡法测定固体和液体的密度若不计空气的浮力，在空气中称得物体的质量为m 0 , 浸没在液体中称得的（视在）质量为1m , 则物体在液体中所受的浮力为01()F m m g =- (4 )根据阿基米德原理，物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重量，即0F Vg ρ= （5）式中0ρ是实验条件下液体的密度，V 是物体浸入液体中排开液体的体积，亦即物体的体积，g 是重力加速度。

一、[实验目的]
1、测定规则物体的密度；
2、测定液体的密度。

二、[实验仪器]
物理天平，温度计，比重瓶，小毛巾，游标卡尺，螺旋测微计和待测样品。

三、[实验原理]
若物体的质量是m ，体积是V ，密度为ρ则有： V m =ρ （2 -1） l 、物理天平测量规则形状物体的密度
先用量具测量规则形状物体(圆柱)的体积V ，再用天平测量该物体的质量m 利用密 度定义式V m =ρ计算出密度。

试样为规则的铜柱体，体积可由公式4][2h d V π=算出。

2、用比重瓶法测液体的密度
实验所用比重瓶如图所示，在比重瓶注满液体后，用
中间有毛细管的玻璃塞子塞住，则多余的液体就会通过毛
细管流出来，这时瓶内盛有固定体积的液体。

若用比重瓶法测量液体的密度，先把比重瓶洗干净，
烘干，称出空瓶质量0m ，再分两次将同温度的代测液体和
纯水注满比重瓶，分别称出待测液体和比重瓶的总质量
/1
m ，以及纯水和比重瓶的总质量/2m ，因此，待测物体的质量为01m m -/，同体积纯水的质量为02m m -/，而待测液体的体积为水ρ][/02m m V -=，由定义待测液体的密度为： 水ρρ020101m m m m V m m --=-=//// （2-2） 四、[实验步骤] 请同学们自己根据实验过程写出实验步骤。

五、[实验数据及处理] 见附录
六、[实验结果]
1、待测圆柱体的密度
2、待测液体的密度
七、[结果讨论]
请同学们根据实验情况和结果自己写
3
-⋅=±=m kg ρσρρ3
-⋅=
±=m kg ρσρρ。

西京学院实验教学教案首页实验课程大学物理实验课序实验日期教师杨铜锁一、实验名称：长度和密度的测量二、实验目的、要求：1 了解游标卡尺的读数原理，学会使用游标卡尺。

2 了解螺旋测微计的读数原理，学会使用螺旋测微计。

3了解物理天平构造，掌握物理天平的调节使用方法。

4加深对测量与误差基本知识的认识和理解。

三、实验的重点、难点：重点：学会游标卡尺，螺旋测微计，物理天平的使用。

难点：测量不确定度的计算。

四、器材、设备：1 游标卡尺。

2 螺旋测微计。

3 物理天平。

4测量用圆柱、圆管、圆球。

五实验原理1 游标卡尺的构造和原理。

在测量精度高的情况下，米尺不能满足测量要求，一般采用游标卡尺来进行测量。

游标卡尺可以测量物体的长度、孔的深度、圆环的外径、内径等。

游标尺由主尺，游标（副尺）组成如图1所示。

图1 游标卡尺示意图主尺与量爪A，'A固接，游标E与与量爪B，'B及深度尺C相连，游标可贴主尺滑动。

量爪A，B可用来测量厚度和外径，量爪，'A，'B可用来测内径，深度尺C可用来测量孔深，。

当A和B合拢时，游标0线与主尺0线正好对齐，这时读数游标尺是0。

测量量时两0线之间的距离等于所测物体的长度，F为固定螺钉。

游标尺结构的特点是：游标上m个分度与主尺上（m-1）个分度的总长度相等。

即mb=（m-1）a （1）a 代表主尺上一个分度的长度（为1mm ），b 代表游标尺上一个分度的长度。

主尺上一个分度的长度与游标尺上一个分度的长度之差称为游标尺的分度值。

由（1）式可得，游标尺的分度值为： I = a-b = ma（2） 当 m = 20 时 i = 0.05mm 当 m = 50 时 i = 0.02mm在a 一定的情况下，游标分格数越多，游标尺分度值越小，其精度也越高（我校实验室取m = 50，游标尺分度值i=0.02mm ）。

测量时根据游标的0线所对主尺的位置,可以在主尺上读出毫米的准确数值。