摘 要：在密度測(cè)量的實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器物理天平在使用過(guò)程中存在明顯的缺陷，為此在實(shí)驗(yàn)中引入電子天平來(lái)提高實(shí)驗(yàn)的精度和效率。由于構(gòu)造不同，就需要在裝置方面做相應(yīng)的改進(jìn)，對(duì)應(yīng)采用流體靜力稱衡法的原理也要做相應(yīng)的改動(dòng)。

關(guān)鍵詞：密度測(cè)量;電子天平;靜力稱衡法

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)和儀器正逐漸進(jìn)入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室[1]。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為高校的公共基礎(chǔ)課，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面應(yīng)力求在相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、基本測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)代科技進(jìn)步的成果融入到基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)之中去。例如在測(cè)量物體質(zhì)量時(shí)，利用傳感器原理的電子天平正逐漸替代物理天平。這是由于物理天平存在十分明顯的缺陷：精度低、操作復(fù)雜、且在有限的課時(shí)內(nèi)學(xué)生調(diào)節(jié)使用物理天平的過(guò)程就要耗費(fèi)大量時(shí)間，而電子天平在其精度、測(cè)量范圍、穩(wěn)定性、靈敏性等方面都優(yōu)于物理天平。密度測(cè)量實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)之一，在儀器選擇上如何簡(jiǎn)單有效的用電子天平來(lái)代替物理天平就很值得思考[2]。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

密度測(cè)量的方法有多種，常見的方法有流體靜力稱衡法、比重瓶法等[3]。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們一般都要求采用靜力稱衡法測(cè)量不規(guī)則固體的密度和液體的密度，在這過(guò)程中需要借助物理天平。對(duì)比物理天平，電子天平在構(gòu)造上缺少橫梁和托盤，因此靜力稱衡法不能直接用于電子天平，需要對(duì)電子天平進(jìn)行改造。在不破壞電子天平構(gòu)造的前提下，可以進(jìn)行如圖1的改造，增加一個(gè)支架用以懸吊物體，再與燒杯配套，就可應(yīng)用靜力稱衡法測(cè)密度了。

2 實(shí)驗(yàn)原理

2.1 規(guī)則物體密度的測(cè)量

密度的定義式為ρ=mv，其中m為質(zhì)量，v為體積，ρ為密度。所以密度的測(cè)定一般歸結(jié)為質(zhì)量和體積的測(cè)定。規(guī)則物體的質(zhì)量用電子天平可以很容易測(cè)量。對(duì)于其體積，可以先測(cè)量其外形尺寸，再根據(jù)體積公式進(jìn)行計(jì)算。

2.2 不規(guī)則物體密度的測(cè)量

在水的密度已知的情況下，采用靜力稱衡法測(cè)量。首先用電子天平測(cè)出被測(cè)物體在空氣中的質(zhì)量為m，再將待測(cè)物體放入盛水的燒杯中，用電子天平測(cè)出其總質(zhì)量為m1，即燒杯、水和物體的總質(zhì)量。然后如圖2所示，將被測(cè)物體懸掛在水中，測(cè)出其懸吊在水中的質(zhì)量稱衡值為m2，則物體所受的浮力為：

3 結(jié)語(yǔ)

采用流體靜力稱衡法測(cè)量物體的密度，屬于大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。相比于傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器，利用改造后的電子天平進(jìn)行測(cè)量，既簡(jiǎn)化了操作又提高了效率。有效提高了實(shí)驗(yàn)的精度，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的不足，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)教學(xué)中具有一定的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊永紅，張昆實(shí)，等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：科學(xué)出版社，2007：36-37.

[2]楊述武，趙立竹，等.普通物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2007：39-40.

[3]李玉琮，趙光強(qiáng)，等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2013：52-54.

作者簡(jiǎn)介：車宇（1983-），女，吉林白城人，實(shí)驗(yàn)師，從事物理實(shí)驗(yàn)室管理及物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究工作。