如何准确测定物体密度？

【实验目的】

（1）掌握测量固体密度的一种方法.

（2）掌握游标卡尺、螺旋测微计、物理天平的使用方法.

（3）熟悉测量结果的不确定度评定方法.

【实验原理】

密度是物质的基本属性之一，在工业上常常通过物质密度的测定而对物质作成分分析和纯度鉴定.物体的密度ρ等于物体的质量m和它的体积V之比，即

测出物体质量m和体积V后，可间接测得物体的密度ρ.

当待测物体为形状是规则几何体的固体时，其质量可用物理天平准确地进行测量，而体积可以用游标卡尺和螺旋测微计通过测量它的外形尺寸而间接测得.例如，待测物体是一个直径为d、高为h的圆柱体，其体积为将式（3-1-2）代入式（3-1-1）中，得此圆柱体的密度为

由式（3-1-3）可见，只要测得圆柱体的质量m、直径d和高度h，就可算出圆柱体的密度ρ.

【实验器材】

游标卡尺、螺旋测微计、物理天平、金属圆柱体.

【实验内容与步骤】

阅读以下内容前，应先仔细阅读本书2.1节的有关内容，了解游标卡尺、螺旋测微计和物理天平的构造与原理，并熟悉它们的使用方法.

（1）用游标卡尺测量圆柱体的高度.在圆柱体的不同部位，测量它的高度，要求测6次.

（2）用螺旋测微计测量圆柱体的直径.

①检查螺旋测微计的零位置，要求检查3次，取中间值作为螺旋测微计的初读数d0.

②在圆柱体的不同部位，测量它的直径，要求测6次.

（3）用物理天平测量圆柱体的质量.将圆柱体放在物理天平的左盘，称得其质量m1，再将圆柱体放在物理天平的右盘，称得其质量m2，则圆柱体的质量

说明：以上称物方法叫复称法，能消除物理天平不等臂所引起的误差.

（4）计算圆柱体的密度.

（5）计算密度的不确定度u（ρ），得出测量结果.

【注意事项】

（1）对螺旋测微计的测量数据进行零点修正时，应注意初读数的正负，不要搞错.

（2）必须严格地按照各仪器的使用方法进行测量，遵守各仪器使用时的注意事项，详见2.1节的相关内容.【数据记录与处理】

1.测量圆柱体的高度h

测量圆柱体的高度h，将数据填入表3-1-1.

测量仪器：____________________； Δ仪=_____________________.

表3-1-1　高度数据表

高度h的A类不确定度uA（h）=_____________________，

高度h的B类不确定度uB（h）=_____________________，

高度h的合成不确定度u（h）=_____________________，

测量结果：h=h±u（h）=_____________________（P≈68%）.(www.xing528.com)

2.测量圆柱体的直径d

测量圆柱体的直径d，将数据填入表3-1-2.

测量仪器：____________________； Δ仪=_____________________.

表3-1-2　直径数据表

螺旋测微计的初读数d0=__________；修正后的直径平均值d=__________；

直径d的A类不确定度uA（d）=_____________________

直径d的B类不确定度u（d）=

直径d的合成不确定度u（d）=_____________________

测量结果：

3.测量圆柱体的质量m

测量仪器：____________________________； Δ仪=_____________________________；

圆柱体放在左边称盘，m1=_____________________；

圆柱体放在右边称盘，m2=_____________________；

圆柱体的质量为

圆柱体质量的不确定度u（m）=_____________________.

测量结果为

4.计算圆柱体的密度ρ

（1）根据式（3-1-3）计算密度

（2）根据式（3-1-3）可知，密度的不确定度传递公式为

（3）密度的测量结果为

自学提纲

1.什么是游标卡尺的精度？给你一把游标卡尺，如何确定其精度？

2.有一游标卡尺，其游标上有50格，主尺最小分度为1mm，问此游标卡尺的精度为多少？

3.游标卡尺测量长度时如何读数？

4.螺旋测微计分度值如何确定？初读数的正或负如何判断？待测长度如何确定？

5.螺旋测微计测量长度时如何读数？以毫米为单位时，可估读到哪一位？

6.在使用物理天平时，应进行哪些调节？如何消除天平不等臂误差？

7.请写出金属圆柱体的密度计算公式，并写出密度的不确定度传递公式.