物理實驗創新報告

測量不規則可溶性固體的體積

作者：土木學院橋梁工程三班：韋榮奎，趙禹，夏天傑

單位：重慶交通大學

摘要：實驗用了應變式壓力感測器測量壓力和u形管連通器間接測量壓強，以避免用壓強器測量壓強時對測量體積的影響。

關鍵字：帶刻度的針筒的讀數，應變式壓力感測器的讀數。

引言：我們知道密度是物體的固有屬性，密度的公式為：密度=質量/體積。所以我們需要測量質量與體積，首先用天平測出物體的質量，然而所測物體為不可溶性卻不規則的物體，其體積無法用排水法和測量工具直接測量。

這裡，我們採用的方法是將待測物體置於乙個封閉的氣體環境下，用改變氣體體積，測量壓強的方法推算出物體在氣室內所佔的體積，這裡用到的相關物理結論為理想氣體方程公式：p1v1/t1=p2v2/t2，過程中我們會盡量控制溫度不變，以減小誤差。所以這個實驗關鍵的地方是用氣壓法測量不規則可溶性固體的體積。

實驗儀器：

進行這個實驗所要用到的儀器及用具有：物理天平，待測物體，帶刻度的針筒，固定體積的容器，應變式壓力感測器，u形管連通器，溫度計等

實驗內容：

測量物體體積實驗裝置的安裝：1．容器水平固定，物體置於容器裡面，溫度計感應端插入容器。2．將u形管連通器一端與容器底部緊密連線。

3．將u形管固定，使其豎直，兩端水平。4．在u形管內注滿油。5．將u形管連通器另一端與壓力感測器緊密連線，管內油與感測器接觸，但感測器不受力，即其壓力感測器讀數為0。

6．將容器與針筒緊密連線。

裝置安裝完成後如下圖（非實物圖）所示

實驗步驟：

此實驗進行的步驟為： 1 用天平測出物體的質。2 嚴格按要求連線實驗裝置。

3緩慢推動活塞，壓縮空氣，記錄讀數vi，fi。4 計算體積。5 計算密度m/v。

6 多測幾組資料取平均值。在實驗準備和進行過程中需要注意問題有：裝置不可漏氣，保持初末溫度一致。

結果與討論：

從裝置安裝過程中可以知道，封閉氣體的初始壓強為大氣壓：po

針筒的初始讀數：vo

此時封閉氣體體積為：vo+v-v物

推動針筒活塞後讀數為：vi

此時封閉氣體體積為：vo+vi-v物

壓力感測器讀數為：fi

u形管與容器和壓力感測器的接觸面積皆為s

此時容器內的氣體壓強為：pi=po+fi/s

列出氣體方程：po（vo+v-v物）=pi（vo+vi-v物）

解得v物=v+vi-s*po（vo-vi）/fi

密度=m/v

實驗總結：根據我們小組全員的思考與討論，我們認為該實驗是可行的，雖然在實驗中用了理想化的公式，但按照本實驗所進行的環境來說，這是沒有影響的；再者，在實驗需要用的器材都是比較好找的，容易滿足實驗條件。而該實驗的難點在於我們要保證實驗裝置的氣密性，實驗裝置需要我們動手組裝，如果裝置漏氣，則實驗失敗。

所以如果要進行實驗我們則需要想辦法時各個連線點密封不漏氣，這樣實驗才可取得成功。最後，我們對我們的創新實驗還是比較有信心的。