大学基础物理实验
1，学习物理平衡的使用；
2、掌握流体静力称重法测量不规则固体密度的原理和方法；
3.掌握用助沉法测量不规则固体(比水小)密度的原理和方法；
4、掌握用密度瓶测定破碎小固体不规则物体的密度。
堆积密度的原理和方法。
实验仪器和用品
物理天平(500g、50mg)、密度瓶(50ml)、烧杯(500ml)、不规则金属块(被测物)、石蜡块(被测物)、碎鹅卵石(被测物)、清水、细线。
实验原理
物质单位体积的质量叫做它的密度。对于一个密度均匀的物体，如果其质量为m，体积为v，则该物体的密度为:
(1)
实验中，测量物体的质量m和体积v，由上面的公式可以得到样品的密度。
1.用流体静力称重法测定不规则固体的密度(高于水的密度)。
设被测物体在空气中的质量为m(忽略空气浮力)，物体完全浸入水中(悬浮不接触烧杯壁和底部)的表观质量为m1(如图3)，体积为v，水的密度为。根据阿基米德原理，有:
被测物体的密度:(2)
2.密度小于水的不规则固体的密度是用流体静力称重法结合助沉剂法测定的。
设被测物体在空气中的质量为m，用细线将被测物体和另一个助沉器串在一起:被测物体在上面，助沉器在下面。假设系统的表观质量为只有助沉剂浸没在水中，被测物体在水面时，两者都浸没在水中时(注意悬浮，不要碰到烧杯壁和底部)系统的表观质量为，如图4所示:
根据阿基米德原理，被测物体的浮力为:，被测物体的体积为:
被测物体的密度为:(3)
3.用密度瓶测定小碎固体(鹅卵石)的密度。
假设密度瓶的质量为，待测鹅卵石的质量为，那么待测鹅卵石的质量为。
然后把装满鹅卵石的密度瓶装满水，然后称出它的总质量。为了得到沸腾的水对于鹅卵石的体积，需要将鹅卵石从密度瓶中倒出，然后装满水称其质量为。
这样，从卵石中排出的开水的质量可以得到如下:
压碎的小固体的总体积为:
小碎固体的密度为:。(4)
实验内容和步骤
1，平衡物理天平
在了解天平基本结构的基础上，天平调平分为两步:
①调整基准水准仪:通过调整底板下的调平螺钉，将水准仪中的气泡调整到水准仪的中心。
②调平横梁:将横梁两端的挂钩(连同吊篮、托盘)挂在刀口上，将行进码移至最左侧；然后稍微向右转动升降螺丝，然后观察横梁升降后是否水平。如果指针正指向刻度板的中心线或在中心线两侧做轻微的等幅振动，说明横梁是平衡的。如果不平衡，向左抬起螺丝制动横梁，然后调整横梁两端的调平螺丝；然后架起横梁判断，放下横梁调整，以此类推，直至调平。
2.用流体静力称重法测定不规则金属块的密度。
(1)称量金属块在空气中的质量。
(2)用细线系住金属块，挂在平衡木左端的挂钩上，挂在烧杯的水中。烧杯放在底座左侧的支架上。称量完全浸入水中的金属块的表观质量。
(3)计算金属块的密度及其不确定度，并给出测量结果。
3.静压称重法结合助沉法测定石蜡块的密度。
(1)称量空气中石蜡块的质量。
(2)石蜡块和助沉金属块用细线串联，石蜡块在上，助沉块在下。绑好，挂在平衡木左端的挂钩上。先称出只有金属块浸没在水中，石蜡块在水面以上时系统的表观质量，再称出两者都浸没在水中(悬浮，不接触烧杯壁和底部)时系统的表观质量。
(3)计算石蜡块的密度不需要计算不确定度。
4.用密度瓶测量碎石的密度。
(1)首先用物理天平称量空密度瓶。
(2)小心地将破碎的鹅卵石放入密度瓶中(约占密度瓶体积的一半)，称出“瓶子+鹅卵石”的总质量。
(3)在装有鹅卵石的密度瓶中装满清水，盖上软木塞，让多余的水从软木塞中间的细管中流出，用布擦干瓶子，称出“瓶子+水+鹅卵石”的总质量。
(4)将密度瓶中的鹅卵石和清水倒掉，然后装满水，盖上软木塞，让多余的水从软木塞中间的细管中流出，用布擦干瓶子，称出“瓶子+水”的总质量。
(5)计算卵石密度不需要计算不确定度。
实验中的注意事项
1，使用物理天平前，熟悉天平的基本结构，了解各结构的用途和用法，操作前观察。
2、使用昼时，动作要轻、稳，支撑时不能前后或左右转动横梁，以免横梁掉落受损；切勿调换天平的左右挂钩、吊耳和天平。横梁调平时，必须先制动横梁，两端吊耳要挂在刀口上。
只有观察判断横梁是否水平，才会把横梁竖起来；调整调平螺丝、取放被测物体、取放砝码、移动行进码时，天平的横梁要放下，支撑在横梁上的两根小柱子上。
3.在实验中，要尽可能将浸没在液体中的固体表面上的气泡排出；金属块或石蜡块应完全浸入水中，不应接触烧杯底部或烧杯壁。
4.当心易碎的玻璃仪器；如有损坏，要及时报案登记，并进行适当赔偿。
5.测量结束后，将仪器复位，即放下平衡梁，将吊耳拿到刀口下；倒出烧杯和密度瓶中的水；小方巾平放在桌子上。
数据记录和处理
表1。不规则金属块密度的测量
1.00
=克/立方厘米
=_______%
= = 0.05g(天平最小重量)，且测温误差引起的误差很小，可以忽略不计，和(下同)。
= = _ _ _ _ _ _克/立方厘米
=()克/立方厘米
(要有计算过程，并注意测量结果的正确表示。详见教材17；下同)
表二。石蜡块密度的测量
1.00
= =克/立方厘米
(必须有计算过程，小数点后有两位有效数字，不要求计算不确定度。)
表3。卵石密度的测量
1.00
= =克/立方厘米
(必须有计算过程，小数点后有两位有效数字，不要求计算不确定度。)
思考问题
1.分析这个实验产生误差的原因。
2.液体的密度可以用流体静力称重法测量吗？如果可以衡量，如何衡量？
3.液体的密度可以用密度瓶测量吗？如果可以衡量，如何衡量？