应用阿基米德定律测定物质密度实验设计【目的和要求】熟悉阿基米德定律，学习应用阿基米德定律测定物质密度的一些方法。【仪器和器材】测力计（J2104型），钩码（J2106型），水杯及水，蜡块，重锤。【实验方法】一、密度大于水的物体物体在空气中所受重力与物体浸没水中后测力计上示数之差，等于它在水中所受的浮力。根据阿基米德定律可以求出物体的体积，从而算出它的密度。1．将5个钩码挂在测力计上，读出钩码所受重力G1。2．再将钩码浸没水中（不触及杯底和侧壁），读出测力计上的示数G2。3．钩码所受浮力F=G1－G2，由阿基米德定律知道F等于与钩码同体积的水所受的重力，即/，则钩码体积/4．由公式/求出钩码的密度/，其中G1为钩码重，Ｖ为钩码体积。将实验数据及计算结果填入表1．22－1中：钩码重G1（牛）钩码浸没水中测力计示数G2（牛）钩码所受浮力F（牛）钩码体积V（米3）钩码密度（千克/米3）二、密度小于水的物体1．用细线系住蜡块，挂在测力计下，称出蜡块重Ｇ，则/，其中/为蜡块的密度，Ｖ为蜡块体积。2．将重锤系在蜡块下方，让重锤先浸没在水中，读出测计示数G＇。3．让重锤及蜡块全部浸没在水中，读出此时测力计示数G＇，则G＇－G＇＇，就是蜡决浸没水中所受的浮力，它等于与蜡块体积相等的水所受的重力，即/。4．由步骤1得出/，代入步骤3中，求得蜡块密度/。5．将实验数据与计算结果填入表1．22－2中。蜡块重Ｇ（牛）重锤浸没后测力计示数G＇(牛)重锤及蜡块全部浸没后测力计示数Ｇ＇＇(牛)蜡块所受浮力F(牛)蜡块密度(千克/米3)【注意事项】1．此实验所用的测力计为5牛顿，若所挂钩码太少时，测力计的读数误差相对大一些，而且浮力较小，现象不太显著。2．杯子要深一些，盛水要多一些，以使钩码能全部浸没水中且不会碰到杯底。3．重锤要重到足够抱住蜡块一起浸没水中。【参考资料】制作测液体密度的仪器（密度计）1．器材：道林纸，铅笔，石蜡（或蜂蜡），砂粒，刻度尺，水，饱和食盐水，煤油，浓硫酸。将道林纸在铅笔杆上卷二、三层，一端封口，拔出笔杆后，将纸管浸入熔化的石蜡中。往蜡管内装些砂粒，使它能竖直立于水中。2．原理：当装砂蜡管浮于液体时，F浮=mg，由于蜡管重一定，不论浮于任何液体中时，浮力总是一定的。设蜡管浸入液面下的深度为h，横截面积为S，液体密度为P，则/,/。从上式可知，蜡管浸入液面下的深度见与液体的密度成反比，所以把它浮于不同液体中时，根据它浸入液面下的深度h就可知道液体的密度/。3．步骤：将蜡管浸入水中，待蜡管静止后标出与水面相平的刻度，记作1．00，量出蜡管浸入水中的深度。再根据算出为0．80、0．90……1．80、1．90时的深度值，在蜡管上画出刻度并标上对应的密度值。最后把制好的仪器分别插入煤油，饱和食盐水，测出它们的密度来。4．注意事项：纸管粗细均匀。石蜡熔化待温度升高后再放入纸管，这样纸管才能浸透。为避免液体表面张力所引起的误差，应先把蜡管按入液体中，让它慢慢浮起。观察刻度时，视线应与液面相平。【思考题】给你一个装着水的大量杯，要测出一个小玻璃杯的密度，应该怎样安排实验步骤？提示：先在大量杯内盛适量的水，记下水面刻度V1，再将小玻璃杯漂浮于大量杯水面上，记下水面升高后的刻度V2。V2－V1则为小玻璃杯浸入水中的体积。由阿基米德定律/知道小玻璃杯受水的浮力，由物体浮在液面的条件知，小玻璃杯重等于它受的浮力，则/。再将小玻璃浸没水中，记下水面刻度V３，则V３－V1为小玻璃杯的体积，由公式/可求出小玻璃杯的密度/。 |
