① 上述测量体积的方法,产生误差的主要原因是什么
“测量物质密度”的实验是初中物理最主要的一个实验。下面就从误差的分类和来源两各方面来分析常见的几种实验方法中的误差产生原因和减小误差的方法。
一、、测量固体密度
(一)测量规则固体的密度:
原理:ρ=m/V
实验器材:天平(带砝码)、刻度尺、圆柱体铝块。
实验步骤:1、用天平测出圆柱体铝块的质量m;
2、根据固体的形状测出相关长度(横截面圆的直径:D、高:h),
由相应公式(V=Sh=πD2h/4)计算出体积V。
3、根据公式ρ=m/V计算出铝块密度。
误差分析:
1、产生原因:(1)测量仪器天平和刻度尺的选取不够精确;
(2)实验方法不完善;
(3)环境温度和湿度因素的影响;
(4)测量长度时估读和测量方法环节;
(5)计算时常数“π”的取值等。
2、减小误差的方法:
(1)选用分度值较小的天平和刻度尺进行测量;
(2)如果可以选择其他测量工具,则在测量体积时可以选 择量筒来测量体积。
(3)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“热 胀冷缩”对不同材料的体积影响。
(4)对于同一长度的测量,要选择正确的测量方法,读数 时要估读到分度值的下一位,且要多测量几次求平均 值。
(5)常数“π”的取值要尽量准确等。
② 测密度方法
一.
“两测法”测液体的密度
器材:天平、量筒、玻璃杯、待测液体。
步骤:
1.
在量筒中注入待测液体;
2.
将量筒中一部分液体倒入玻璃杯中,记下量筒中剩余液体的体积V1;
3.
用天平测出玻璃杯及杯内液体的质量
;
4.
将量筒中的液体再向玻璃杯中倒入一部分,记下量筒中液体的体积V2;
5.
用天平再测出此时玻璃杯及杯内液体的质量m2。
密度表达式:
二.
“三测法”测液体的密度
器材、天平、空瓶、水、待测液体。
步骤:
1.
用天平测出空瓶的质量
;
2.
在空瓶中注满水,用天平测出它们的总质量
;
3.
将瓶中的水倒出,烘干,再向瓶中注满待测液体,用天平测出它们的总质量
。
密度表达式:
点评:瓶中液体的质量是
,瓶中液体的体积就是瓶中水的体积,即
,然后用密度公式即可算出待测液体的密度。
三.
“三测法”测固体的密度
器材:天平、烧杯、水、待测固体(如金属块)。
方法(一):步骤:
1.
在烧杯中注满水,用天平测出它们的总质量
;
2.
将金属块放入注满水的烧杯中,溢出了部分水,用天平测出烧杯、剩下的水和金属块的总质量
;
3.
取出金属块,再用天平测出烧杯和剩余水的总质量
。
密度表达式:
③ 测定密度的常用方法有哪几种
可以用密度计,就是把密度计放入液体中, 直接读取就可
也可用质量除以体积
测量物体密度的方法多种多样,可开发学生思维,本人归纳总结出以下几种测量方法:
一、 测固体密度
基本原理:ρ=m/V:
1、 称量法:
器材:天平、量筒、水、金属块、细绳
步骤:1)、用天平称出金属块的质量;
2)、往量筒中注入适量水,读出体积为V1,
3)、用细绳系住金属块放入量筒中,浸没,读出体积为V2。
计算表达式:ρ=m/(V2-V1)
2、 比重杯法:
器材:烧杯、水、金属块、天平、
步骤:1)、往烧杯装满水,放在天平上称出质量为 m1;
2)、将属块轻轻放入水中,溢出部分水,再将烧杯放在天平上称出质量为m2;
3)、将金属块取出,把烧杯放在天平上称出烧杯和剩下水的质量m3。
计算表达式:ρ=ρ水(m2-m3)/(m1-m3)
3、 阿基米德定律法:
器材:弹簧秤、金属块、水、细绳
步骤:1)、用细绳系住金属块,用弹簧秤称出金属块的重力G;
2)、将金属块完全浸入水中,用弹簧秤称出金属块在水中的视重G/;
计算表达式:ρ=Gρ水/(G-G/)
4、 浮力法(一):
器材:木块、水、细针、量筒
步骤:1)、往量筒中注入适量水,读出体积为V1;
2)、将木块放入水中,漂浮,静止后读出体积 V2;
3)、用细针插入木块,将木块完全浸入水中,读出体积为V3。
计算表达式:ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)
5、 浮力法(二):
器材:刻度尺、圆筒杯、水、小塑料杯、小石块
步骤:1)、在圆筒杯内放入适量水,再将塑料杯杯口朝上轻轻放入,让其漂浮,用刻度尺
测出杯中水的高度h1;
2)、将小石块轻轻放入杯中,漂浮,用刻度尺测出水的高度h2;
3)、将小石块从杯中取出,放入水中,下沉,用刻度尺测出水的高度h3.
计算表达式:ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)
6、 密度计法:
器材:鸡蛋、密度计、水、盐、玻璃杯
步骤:1)、在玻璃杯中倒入适量水,将鸡蛋轻轻放入,鸡蛋下沉;
2)、往水中逐渐加盐,边加边用密度计搅拌,直至鸡蛋漂浮,用密度计测出盐水的
密度即等到于鸡蛋的密度;
二、 液体的密度:
1、 称量法:
器材:烧杯、量筒 、天平、待测液体
步骤:1)、用天平称出烧杯的质量M1;
2)、将待测液体倒入 烧杯中,测出总质量M2;
3)、将烧杯中的液体倒入量筒中,测出体积V。
计算表达:ρ=(M2-M1)/V
2、 比重杯法
器材:烧杯、水、待液体、天平
步骤:1)、用天平称出烧的质量M1;
2)、往烧杯内倒满水,称出总质量M2;
3)、倒去烧杯中的水,往烧杯中倒满待测液体,称出总质量M3。
计算表达:ρ=ρ水(M3-M1)/(M2-M1)
3、 阿基米德定律法:
器材:弹簧秤、水、待测液体、小石块、细绳子
步骤:1)、用细绳系住小石块,用弹簧秤称出小石块的重力G;
2)、将小块浸没入水中,用弹簧秤称出小石的视重G/;
3)、将小块浸没入待测液体中,用弹簧秤称出小石块的视重G//。
计算表达:ρ=ρ水(G-G//)/(G-G/)
4、 U形管法:
器材:U形管、水、待测液体、刻度尺
步骤:1)、将适量水倒入U形管中;
2)、将待测液体从U形管的一个管口沿壁缓慢注入。
3)、用刻度尺测出管中水的高度h1,待测液体的高度h2.(如图)
计算表达:ρ=ρ水h1/h2
(注意:用此种方法的条件是:待测液体不溶于水,待测液体的密度小于水的密度)
5、 密度计法:
器材:密度计、待测液体
方法:将密度计放入待测液体中,直接读出密度。
④ 关于大学物理实验中的固体密度测量的问题
1、调整平衡螺母时,加减砝码时,换取重物时,拨动游码时,以及使用完毕后,都要用止动器止动;使用完毕后,秤盘的挂钩也要从刀口取下,也就是说,能不“劳驾”刀口就尽量不用,这些都是为了保护刀口。 使用前用水准器调水平,用平衡螺母细心调零,左物右码规则,用镊子取放砝码、拨动游码,再用摆针和标尺观察平衡情况,这些是为了保证测量精度。
2、用流体静力称衡法或比重瓶法测固体密度时,固体表面附着的气泡(指比较明显的)必须搅拌驱除,否则造成实验差错(不是“误差”),造成测得的固体视重(或比重瓶总质量)比实际值偏小。这样,实验结果其实是物块与气泡的平均密度,显然小于物块自身密度。
3、最好的办法是复称法(共轭法中的一种)。即左物右码称量一次,得到读数 M1;再左码右物称量一次,得到读数 M2 ,则应用杠杆原理很容易证明:结果为 M = 根号下( M1 乘以 M2 ) ,即二者的几何平均值。这种办法既消除了天平的不等臂误差,又绕过了对天平实际力臂长度的测量,方便而且准确。
⑤ 固体物质的密度用什么方法测量
有好几种方法:
一.称量法:测固体密度的方法基本原理:ρ=m/V:器材:天平、量筒、水、金属块、细绳步骤:
1.用天平称出金属块的质量;
2.往量筒中注入适量水,读出体积为V1;
3.用细绳系住金属块放入量筒中,浸没,读出体积为V2。
二.比重杯法:器材:烧杯、水、金属块、天平、步骤:
往烧杯装满水,放在天平上称出质量为m1;
2.将金属块轻轻放入水中,溢出部分水,再将烧杯放在天平上称出质量为m2;
3.将金属块取出,把烧杯放在天平上称出烧杯和剩下水的质量m3。计算表达式:ρ=ρ水(m2-m3)/(m1-m3)
三.阿基米德定律法:器材:弹簧秤、金属块、水、细绳步骤:
用细绳系住金属块,用弹簧秤称出金属块的重力G;
2.将金属块完全浸入水中,用弹簧秤称出金属块在水中的视重G’;计算表达式:ρ=ρ水G/(G-G’)
四.浮力法(一):器材:木块、水、细针、量筒步骤:
1.往量筒中注入适量水,读出体积为V1;
2.将木块放入水中,漂浮,静止后读出体积V2;
3,用细针插入木块,将木块完全浸入水中,读出体积为V3。计算表达式:ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)
五.浮力法(二):器材:刻度尺、圆筒杯、水、小塑料杯、小石块步骤:
在圆筒杯内放入适量水,再将塑料杯杯口朝上轻轻放入,让其漂浮,用刻度尺测出杯中水的高度h1;2.将小石块轻轻放入杯中,漂浮,用刻度尺测出水的高度h2;
将小石块从杯中取出,放入水中,下沉,用刻度尺测出水的高度h3。
计算表达式:ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)六.密度计法:器材:鸡蛋、密度计、水、盐、玻璃杯步骤:1.在玻璃杯中倒入适量水,将鸡蛋轻轻放入,鸡蛋下沉;2.往水中逐渐加盐,边加边用密度计搅拌,直至鸡蛋漂浮,用密度计测出盐水的密度即等到于鸡蛋的密度。
⑥ 在密度的测量实验中会有哪些误差
“测量物质密度”的实验是初中物理最主要的一个实验。下面就从误差的分类和来源两各方面来分析常见的几种实验方法中的误差产生原因和减小误差的方法。
一、、测量固体密度
(一)测量规则固体的密度:
原理:ρ=m/V
实验器材:天平(带砝码)、刻度尺、圆柱体铝块。
实验步骤:1、用天平测出圆柱体铝块的质量m;
2、根据固体的形状测出相关长度(横截面圆的直径:D、高:h),
由相应公式(V=Sh=πD2h/4)计算出体积V。
3、根据公式ρ=m/V计算出铝块密度。
误差分析:
1、产生原因:(1)测量仪器天平和刻度尺的选取不够精确;
(2)实验方法不完善;
(3)环境温度和湿度因素的影响;
(4)测量长度时估读和测量方法环节;
(5)计算时常数“π”的取值等。
2、减小误差的方法:
(1)选用分度值较小的天平和刻度尺进行测量;
(2)如果可以选择其他测量工具,则在测量体积时可以选 择量筒来测量体积。
(3)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“热 胀冷缩”对不同材料的体积影响。
(4)对于同一长度的测量,要选择正确的测量方法,读数 时要估读到分度值的下一位,且要多测量几次求平均 值。
(5)常数“π”的取值要尽量准确等。
(二)测量不规则固体的密度:
原理:ρ=m/V
实验器材:天平(带砝码)、量筒、小石块、水、细线。
实验步骤:
1、用天平测出小石块的质量m;
2、在量筒中倒入适量的水,测出水的体积内V1;
3、用细线系住小石块,使小石块全部浸入水中,测出总体积V2;
4、根据公式计算出固体密度。ρ=m/V=m/(V2-V1)
误差分析:
1、产生原因:
(1)测量仪器天平和量筒的选取不够精确;
(2)实验方法、步骤不完善;
(3)环境温度和湿度等因素的影响;
2、减小误差的方法:
(1)选用分度值较小的天平和刻度尺进行测量;
(2)测量小石块的质量和体积的顺序不能颠倒;
(3)选择较细的细线;
(4)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水的蒸发”等因素对的体积影响。
(5)测量质量和体积时,要多测量几次求平均值。
误差分析:
1、产生原因
(1)测量仪器天平的选取不够精确;
(2)实验方法、步骤不完善;
(3)环境温度和湿度等因素的影响。
2、减小误差的方法
(1)选用分度值较小的天平进行测量;
(2)测量小石块的质量和体积的顺序不颠倒;
(3)选择较细的细线;
(4)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水的蒸发”等因素对的体积影响、“水质(选用纯净水)” 因素对水的密度的影响等。
(5)测量质量时,要多测量几次求平均值。
四、测量液体密度
原理:ρ=m/V
方法一:
实验器材:天平、量筒、烧杯、水、盐。
实验步骤:
1、用天平测出空烧杯的质量m1;
2、在烧杯中倒入适量的水,调制出待测量的盐水,用用天平测出烧 杯和盐水的总质量m2;
3、将烧杯中的盐水全部导入量筒中测出盐水的体积V;
4、根据公式ρ=m/V=(m2-m1)/V计算出固体密度。
误差分析:
1、产生原因:
(1)测量仪器天平和量筒的选取不够精确;
(2)实验方法、步骤不完善;
(3)环境温度和湿度因素的影响;
2、减小误差的方法
(1)选用分度值较小的天平和量筒进行测量;
(2)尽量将烧杯中的水倒入量筒中;
(3)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水 的蒸发”等因素对的体积影响。
(4)测量质量和体积时,要多测量几次求平均值。
说明:
该试验方法中因为无法将烧杯中的水全部倒入量筒中,在烧杯内壁上或多或少会残留一些水,还有不好控制水的多少,所以实验误差较大,建议一般不选择此方法测量液体密度。
方法二:
实验器材:天平、量筒、烧杯、水、盐。
实验步骤:
1、在烧杯中倒入适量的水,调制出待测量的盐水,用天平测出烧杯和盐水的总质量;
2、将适量的盐水倒入量筒中,测出量筒中的盐水的体积;
3、用天平测出剩余的盐水和烧杯的总质量;
4、根据公式ρ=m/V=(m2-m1)/V计算出盐水的密度。
误差分析:
1、产生原因:
(1)测量仪器天平和量筒的选取不够精确;
(2)环境温度和湿度因素的影响;
2、减小误差的方法
(1)选用分度值较小的天平和量筒进行测量;
(2)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水 的蒸发”等因素对的体积影响;
(3)测量质量和体积时,要多测量几次求平均值。
附:
测量误差主要分为两大类:系统误差、随机误差。
(一)系统误差产生的原因:1、测量仪器灵敏度和分辨能力较低;2、实验原理和方法不完善等。
(二)随机误差产生的原因:1、环境因素的影响;2、实验者自身条件等。
1、选用精密的测量仪器;
2、完善实验原理和方法;
3、多次测量取平均值。
⑦ 物体密度的测定中测量铜块密度误差来源是什么
绳子的质量。
由质量测量引起的误差由体积测量引起的误差
在测量过程中引起的误差用溢水法测量固体体积时,在烧杯中收集到的水未完全倒入量筒,导致所测物体的体积偏小,故密度偏大;将固体放入量筒时,有水溅出,导致所测物体的体积偏小,故密度偏大;测量粉末状物质时,没有将物质压实导致体积测量结果偏大,故密度偏小;测量液体体积时,烧杯中的液体未全倒入量筒中,导致所测液体体积偏小,故密度偏大。
⑧ 测量密度的方法
一、
天平量筒法
方法:直接用天平测质量m,量筒测体积v。
注意点:1、固体
(1)密度大于水的固体
质量在体积前测量,避免沾水后质量偏大;放入水中要排除去气泡,避免体积偏大。
(2)密度小于水的固体
1)按入法:用细铁丝和大头针将物体恰好全部按入水中,便于测体积。
2)助沉法:在量筒中先将助沉物全部浸没水中,测出总体积V1;然后将待测物体和助沉物一起浸没,测出总体积V2,求出待测物体体积V=V2-V1。
2、液体
方法:先测出烧杯和液体的总质量m1,再倒入一部分到量筒中,测出剩余液体和烧杯的总质量m2,求出倒入一部分到量筒中一部分液体的质量m=
m1-
m2;同时从量筒读出量筒中一部分液体的体积v,求出液体的密度ρ=
(m1-
m2)/v。此时质量和体积相应,误差较小。
若先测出烧杯的质量m1,再测出烧杯和液体的总质量m2,求出液体的质量m2;全部倒入量筒中测出液体的体积v,求出液体的密度ρ也可。但由于烧杯沾有液体,体积偏小,密度偏大。若先倒入量筒测出液体的体积v,然后测出烧杯的质量m1,再测出烧杯和液体的总质量m2,求出液体的质量m,又质量偏小,故密度偏小。
二、漂浮法
1、漂浮的质地均匀的规则柱体
可用刻度尺量出物体的长度L1,让物体漂浮在水中,测出物体漂浮在水中时,测出物体露出水面的长度L2,设底面积为S,根据漂浮条件和所测数据,可推出密度ρ=ρ水(L1-L2)/
L1。
若再将其放入另一种待测液体中使其漂浮,测出物体露出水面的长度L3,根据漂浮条件,可求出待测液体的密度ρ液=ρL1/(L1-L3)。
注:也可直接测出水下部分的长度。
2、不规则物体
在量筒中放入适量水,记下体积V1;将物体放于量筒中,使其漂浮,记下总体积V2;再将其放入水中,便其浸没在水中,记下总体积V3;则可计算出密度ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)。
注意:如是下沉物,可想法使其漂浮(如橡皮泥可捏成空心碗状)。若用柱形容器代替量筒,则可按上述步骤用刻度尺分别量出水的深度h1、h2、h3,设容器底面积为S,如上可推导求出密度ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)。
三、称重法
用弹簧测力计和水测量水中下沉物体的密度
步聚:1、用弹簧测力计测中空气中物体的重力G,
2、将其浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F,
3、计算密度为:ρ=Gρ水/(G-F)
四、替代法
1、固体
方法1:用天平称出物体的质量m;将烧杯中装满水,用天平称出总质量m1,把物体浸没水中后取出,称出出剩余水和烧杯的总质量m2,则溢出水的质量为两者之差m1-m2,求出溢出水的体积即为物体的体积;求出物体的密度。
方法2:用天平称出物体的质量m;将烧杯中放入适量的水,用天平称出总质量,用线吊着物体浸没水中(不碰容器底),称出总质量m2,则两者之差为排开水的体积即为物体的体积v=
(m2-m1)/
ρ水,求出物体的密度ρ=mρ水/(
m2-m1)。
2、液体
用天平称出空烧杯的质量m;将烧杯中装满水(或作好标记),用天平称出总质量m1:将水倒干,装入同样多的待测液体,用天平称出总质量m2:计算密度ρ=(
m2-m)
ρ水/(
m1-m)。
五、U型管法(压强平衡法)
1、U型管法:适用于与水不相容的液体
在U型管法中注入一定量的注水,再注入一定量的被测液体,分别测出液体交界面到达水面和液体面的深度h1、h2,根据两液体对交界面的压强相等,由p
1=p2求出待测液体的密度ρ=ρ水h1/
h2。
⑨ 测量密度的方法有哪些
一、 天平量筒法
方法:直接用天平测质量m,量筒测体积v。
注意点:1、固体
(1)密度大于水的固体
质量在体积前测量,避免沾水后质量偏大;放入水中要排除去气泡,避免体积偏大。
(2)密度小于水的固体
1)按入法:用细铁丝和大头针将物体恰好全部按入水中,便于测体积。
2)助沉法:在量筒中先将助沉物全部浸没水中,测出总体积V1;然后将待测物体和助沉物一起浸没,测出总体积V2,求出待测物体体积V=V2-V1。
2、液体
方法:先测出烧杯和液体的总质量m1,再倒入一部分到量筒中,测出剩余液体和烧杯的总质量m2,求出倒入一部分到量筒中一部分液体的质量m= m1- m2;同时从量筒读出量筒中一部分液体的体积v,求出液体的密度ρ= (m1- m2)/v。此时质量和体积相应,误差较小。
若先测出烧杯的质量m1,再测出烧杯和液体的总质量m2,求出液体的质量m2;全部倒入量筒中测出液体的体积v,求出液体的密度ρ也可。但由于烧杯沾有液体,体积偏小,密度偏大。若先倒入量筒测出液体的体积v,然后测出烧杯的质量m1,再测出烧杯和液体的总质量m2,求出液体的质量m,又质量偏小,故密度偏小。
二、漂浮法
1、漂浮的质地均匀的规则柱体
可用刻度尺量出物体的长度L1,让物体漂浮在水中,测出物体漂浮在水中时,测出物体露出水面的长度L2,设底面积为S,根据漂浮条件和所测数据,可推出密度ρ=ρ水(L1-L2)/ L1。
若再将其放入另一种待测液体中使其漂浮,测出物体露出水面的长度L3,根据漂浮条件,可求出待测液体的密度ρ液=ρL1/(L1-L3)。
注:也可直接测出水下部分的长度。
2、不规则物体
在量筒中放入适量水,记下体积V1;将物体放于量筒中,使其漂浮,记下总体积V2;再将其放入水中,便其浸没在水中,记下总体积V3;则可计算出密度ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)。
注意:如是下沉物,可想法使其漂浮(如橡皮泥可捏成空心碗状)。若用柱形容器代替量筒,则可按上述步骤用刻度尺分别量出水的深度h1、h2、h3,设容器底面积为S,如上可推导求出密度ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)。
三、称重法
用弹簧测力计和水测量水中下沉物体的密度
步聚:1、用弹簧测力计测中空气中物体的重力G,
2、将其浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F,
3、计算密度为:ρ=Gρ水/(G-F)
四、替代法
1、固体
方法1:用天平称出物体的质量m;将烧杯中装满水,用天平称出总质量m1,把物体浸没水中后取出,称出出剩余水和烧杯的总质量m2,则溢出水的质量为两者之差m1-m2,求出溢出水的体积即为物体的体积;求出物体的密度。
方法2:用天平称出物体的质量m;将烧杯中放入适量的水,用天平称出总质量,用线吊着物体浸没水中(不碰容器底),称出总质量m2,则两者之差为排开水的体积即为物体的体积v= (m2-m1)/ ρ水,求出物体的密度ρ=mρ水/( m2-m1)。
2、液体
用天平称出空烧杯的质量m;将烧杯中装满水(或作好标记),用天平称出总质量m1:将水倒干,装入同样多的待测液体,用天平称出总质量m2:计算密度ρ=( m2-m) ρ水/( m1-m)。
五、U型管法(压强平衡法)
1、U型管法:适用于与水不相容的液体
在U型管法中注入一定量的注水,再注入一定量的被测液体,分别测出液体交界面到达水面和液体面的深度h1、h2,根据两液体对交界面的压强相等,由p 1=p2求出待测液体的密度ρ=ρ水h1/ h2。
⑩ 测量物质的密度
测量物质的密度:
一、用天平和量筒测量气体的密度:凡是不溶于水的气体都可借助排水集气法,用天平、量筒测得其密度,其准确度取决于天平的感量和量筒的最小刻度。
测量方法:取一球胆(或皮囊)接一根带夹子的胶管,盛满气体后,用天平称出其质量m1。用力挤压球胆,用排水集气法在量筒中收集气体.集气完毕后,拧紧夹子.上下移动量筒,使其内外水平面一样高,以保证气体压强为1个大气压强,然后由量筒刻度读出气体体积V。称出余下气体和球的质量m2,则气体的质量为m1-m2。代入公式计算气体在1大气压下的密度。
二、用流体静力称量法测量固体的密度:利用天平的相对测量法.设物体的体积为V,质量为m,密度为ρ,则ρ=m/v。设物体在空气中的重力为W1,悬在水中的视重为W2,则物体所受水的浮力F的大小等于F=W1-W2。根据阿基米德定律,物体在水中所受浮力的大小等于它所排开的水的重力,即F=ρ0Vg。式中ρ0为水的密度,V为物体排开水的体积,亦即物体体积,g为重力加速度,得W1-W2=ρ0Vg,又设物体在空气中称量时天平的砝码值为m1,利用天平的载物台将物体挂在横梁左侧吊耳的挂钩上并使其悬在置于载物台上的盛水烧杯中.称量时天平的砝码值为m2,则W1=m1g,W2=m2g,所以v=(m1-m2)/ρ0。再测出水的温度,从常数表中查出该温度下的水密度ρ0值,物体密度ρ等于ρ0×m1/(m1-m2)。
三、用比重瓶测量液体的密度:常用的比重瓶在一定的温度下有一定的容积.将待测液体注入比重瓶中后塞好塞子,多余的液体将从塞中的毛细管流出,比重瓶中液体将保持一定体积.毛细管的作用是提高比重瓶容积在重复测量时体积相等的精度。设空比重瓶质量为m1,充满密度为ρ的液体时的质量为m2,充满同温度的纯水时的质量为m3,比重瓶在该温度时的容积为V,则ρ=(m2-m1)/V,V=(m3-m1)/ρ0,其中ρ0为水的密度,可得ρ=ρ0×(m2-m1)/(m3-m1)。只要用天平分别称量质量即可得液体密度。
四、用定容瓶测量空气密度:利用定容瓶、分析天平、抽气机、真空计较为精密地测量空气密度。密闭在定容瓶中的空气混有水蒸气.设空气和水蒸气的密度、分压强和摩尔质量分别为ρ空和ρ水,P空和P水,μ空和μ水,则由理想气体的状态方程,有ρ空=P空μ空/RT,ρ水=P水μ水/RT。利用天平测得的瓶内空气的密度ρ,是这两者之和,即ρ=ρ空+ρ水=ρ空(1+ρ水/ρ空)=ρ空(1+P水μ水/P空μ空)。由于P水μ水/P空μ空较小,可以利用近似计算求出干燥空气的密度ρ空,ρ空=ρ空(1-P水μ水/P空μ空)。再换算成标准状态下(即0℃,1atm)时空气的密度ρ0=ρ(1-0.623×P水/(P-P水))×760/(P-P水)×(1+0.00366t)。只要利用天平测出瓶内空气密度ρ,温度为t时的大气压强P,和水蒸气压,代入上式即可得标准状态下的干燥空气的密度ρ0而P水等于温度为t时的饱和蒸汽压Pt乘以当时的相对湿度H,这是可以通过查表获得的.
测量方法:将定容瓶抽气至残留空气压强在0.1mmHg以下,按精密衡量法在天平上称出其质量m0,m0可认为是瓶的质量。打开定容瓶活栓,让空气充满后,再测得质量为m,则瓶中空气质量为m-m0,若定容瓶容积为V,则测量的空气密度ρ=(m-m0)/V。测量室温t,大气压强P(mmHg),相对湿度H,查表得到温度为t的饱和蒸气压Pt,则水蒸气的分压为P水=Pt×H(mmHg)。代入公式ρ0=ρ(1-0.623×P水/(P-P水))×760/(P-P水)×(1+0.00366t),则得0℃,1atm时干空气的密度值,其公认值为1.293×10-3g/cm3,测量值的误差可以小于1%。在要求不太高时可认为ρ=(m-m0)/V是测量的最终结果,不再扣除水蒸气的分压也不再进行温度修正。
五、用密度计测量液体的密度:密度计是浮计的一种,分通用和专用两类,其测量范围大、精度高。密度计由干管和躯体两部分组成,干管是一顶端密封的、直径均匀的细长圆管,熔接于躯体的上部,内壁粘贴有固定的刻度标尺,躯体是仪器的本体,为一直径较粗的圆管,为避免底部附着气泡,底部呈圆锥形或半球状。底部填有适当质量的压载物(如细铅丸等),使其能垂直稳定地漂浮在液体中,某些密度计还附有温度计。密度计的工作原理基于阿基米德定律。当忽略空气浮力和弯月面影响时,平衡方程为:m0g=(V0+lA)ρg,即 m0=(V0+lA)ρ。式中m0为密度计质量,V0是密度计躯体部分的体积,l为液面下干管的长度,A为干管的截面积。由上式可知,l和ρ是一一对应的,因此可用l来表示液体密度的大小。
测量方法:首先估计所测液体密度值的可能范围,根据所要求的精度选择密度计。仔细清洗密度计.测液体密度时.用手拿住干管最高刻线以上部位垂直取放。容器要清洗后再慢慢倒进待测液体,并不断搅拌,使液体内无气泡后,再放入密度计.密度计浸入液体部分不得附有气泡。密度计使用前要洗涤清洁.密度计浸入液体后,若弯月面不正常,应重新洗涤密度计。读数时以弯月面下部刻线为准,读数时密度计不得与容器壁、底以及搅拌器接触。对不透明液体,只能用弯月面上缘读数法读数。