竺江峰 2023年2月20日
一、 實驗目的：
1. 掌握測定規則物體和不規則物體密度的方法；
2. 掌握遊表卡尺、螺旋測微器、物理天平的使用方法；
3. 學習不確定度的計算方法，正確地表示測量結果；
4. 學習正確書寫實驗報告。
二、 實驗儀器：
1. 遊表卡尺：（0-150mm,0.02mm）
2. 螺旋測微器：（0-25mm,0.01mm）
3. 物理天平：（tw-02b型，200g,0.02g）
三.實驗原理：內容一：測量細銅棒的密度
根據 （1-1） 可得 （1-2
只要測出圓柱體的質量m、外徑d和高度h，就可算出其密度。
內容二：用流體靜力稱衡法測不規則物體的密度
1、待測物體的密度大於液體的密度
根據阿基公尺德原理：和物體在液體中所受的浮力
可得1-3）
m是待測物體質量, m1是待測物體在液體中的質量,本實驗中液體用水，即水的密度，不同溫度下水的密度見教材附錄附表5（p305）。
2、待測物體的密度小於液體的密度
將物體拴上乙個重物，加上這個重物後，物體連同重物可以全部浸沒在液體中，這時進行稱衡。根據阿基公尺德原理和物體在液體中所受的浮力關係可得被測物體的密度：
1-4）
如圖1-1（a），相應的砝碼質量為m2，再將物體提公升到液面之上，而重物仍浸沒在液體中，這時進行稱衡，如圖1-1（b），相應的砝碼質量為m3，m是待測物體質量,即水的密度同上。
只有當浸入液體後物體的性質不會發生變化時，才能用此法來測定它的密度。
注：以上實驗原理可以簡要寫。
四. 實驗步驟：
實驗內容一：測量細銅棒的密度
1.熟悉游標卡尺和螺旋測微器,正確操作的使用方法，記下所用游標卡尺和螺旋測微器的量程，分度值和儀器誤差.零點讀數。
2.用游標卡尺測細銅棒的長度h,在不同方位測量5次，用螺旋測微器測細銅棒的直徑5次,計算它們的平均值(注意零點修正)和不確定度.寫出測量結果表示式並把結果記錄**內.
3.熟悉物理天平的使用的方法,記下它的最大稱量分度值和儀器誤差.橫樑平衡,正確操作調節底座水平, 正確操作天平.
稱出細銅棒的質量m,並測5次,計算平均值和不確定度,寫出測量結果表示式.
4.用公式算出細銅棒的平均密度
5.用不確定度的傳遞公式求出密度的相對不確定度和絕對不確定度,寫出最後的結果表示式: 並記錄到**中.
6.求出百分差：銅焊條密度的參考值：.
實驗內容二: 用流體靜力稱衡法測不規則物體的密度
1．測定外形不規則鐵塊的密度（大於水的密度）；
（1）按照物理天平的使用方法，稱出物體在空氣中的質量m，標出單次測量的不確定度，寫出測量結果。
（2）把盛有大半杯水的杯子放在天平左邊的托盤上，然後將用細線掛在天平左邊小鉤上的物體全部浸沒在水中（注意不要讓物體接觸杯子邊和底部，除去附著於物體表面的氣泡），稱出物體在水中的質量m1 ，標出單次測量的不確定度，寫出測量結果。
（3）測出實驗時的水溫，由附錄附表5中查出水在該溫度下的密度。
（4）由式（1-3）計算出，同時用不確定度傳遞公式計算的不確定度，最後寫出測量結果和相對不確定度，並和鐵栓密度的參考值：的數值比較之，求出百分差。
2．測定石蠟的密度（小於水的密度）
（1）同上測出石蠟在空氣中的質量m；
（2）將石蠟拴上重物，測出石蠟仍在空氣中，而重物浸沒水中的質量m3；
（3）將石蠟和重物都浸沒在水中，測出m2；
（4）測出水溫，由《大學物理實驗》教材表中查出；
（5）由式（1-4）計算及
（6）求出百分差：石蠟密度的參考值：。
五、實驗資料記錄：
銅焊條、鐵栓、石蠟密度的理論參考值：
、 、
固體密度測量
流體靜力稱衡法密度測量資料記錄
六、實驗資料處理：
同理可得：
七、結果討論及誤差分析：
1、銅密度的百分差為負的0.12%,測量值比參考值偏小,但偏小較小。其誤差產生的主要原因：
由於銅棒不是絕對圓柱體,所以圓柱直徑d的測量值存在著系統誤差,另外雖然採用了多次測量,但隨機誤差只能減小,不能消除。
2、鐵密度的百分差為負的0.72%,測量值比參考值偏小,但偏小較小。其誤差產生的主要原因：
實驗方法採用流體靜力稱衡法來測物體的密度，拴鐵塊的線用棉線，存在一定的系統誤差，而且放入水中在鐵塊周圍存在少量的氣泡，使鐵塊質量在水中的視值偏小，產生了系統誤差，測量值偏小。
3、石蠟密度的百分差在2.2%,誤差較大。其誤差產生的主要原因：
實驗方法採用流體靜力稱衡法來測物體的密度，拴鐵塊和石蠟的線用棉線，存在一定的系統誤差，而且放入水中在石蠟和重物周圍存在少量的氣泡，使石蠟和重物在水中的視值偏小，另外被測石蠟是用蠟燭，含有雜質，測量值偏大。
八、實驗結果百分差≤10注意：以上內容只作參考。
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