Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Physics / obr_lab.pdf
Скачиваний:
78
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
270.31 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Государственное высшее учебное заведение

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

ОТЧЕТ по лабораторной работе №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

Выполнил студент группы

АВС-10 а

___________________Иванов И.А.___________

Преподаватель кафедры физики

_________________Петров П.П._______________

Отметка о защите_____________________________

2010

Приложение А

Образец оформления лабораторной работы

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

Цель работы – научиться пользоваться измерительными инструментами, определить плотность твёрдого тела, научиться рассчитывать погрешность прямых и косвенных измерений.

Принадлежности: технические весы, набор разновесов, микрометр, штангенциркуль, измеряемый цилиндр.

Общие положения

Плотность однородного тела – скалярная физическая величина, характеристика вещества, численно равная массе единицы объема:

ρ = m .

(1)

V

 

Единица измерения плотности в СИ – кг/м3. На практике часто используют единицу плотности – г/см3. Соотношение между единицами: 1 г/см3 =103 кг/м3.

Существуют различные методы определения плотности твердых тел.

1.Метод гидростатического взвешивания, в котором тело сначала взвешивают в воздухе, а затем в некоторой жидкости, плотность которой известна. Используя закон Архимеда, рассчитывают плотность тела.

2.Метод пикнометра, в котором искомую плотность определяют по результатам трех взвешиваний: тела в воздухе; пикнометра со вспомогательной жидкостью; пикнометра с той же жидкостью и погруженным в неё телом (в зависимости от свойств тела вспомогательной жидкостью служит вода или органическая жидкость). Пикнометр – это стеклянная колба специальной формы и определенной вместимости, применяемая для точных измерений плотности.

3.Флотационный метод, основанный на том, что тело, погруженное в жидкость, плотность которой равна плотности тела, находится в состоянии безразличного равновесия. Изменяя плотность жидкости (добавлением другой жидкости или изменением температуры) до момента приведения тела во взвешенное состояние, измеряют затем плотность этой жидкости (например, ареометром).

4.Метод, основанный на определении массы тела взвешиванием, а объёма – по объёму вытесненной жидкости, в которую погружено тело. Если тело имеет правильную геометрическую форму (параллелепипед, шар, цилиндр и т.д.), то объём можно рассчитать по геометрическим размерам. Этот метод используется в настоящей работе.

Методика эксперимента и обработка результатов измерений

Объем и плотность тела получают в результате косвенных измерений, используя прямые измерения геометрических размеров и массы тела. Масса тела определяется путём взвешивания на технических весах.

1

Приложение А

Образец оформления лабораторной работы

Если тело имеет правильную геометрическую форму, то измеряют его линейные размеры и по соответствующей формуле рассчитывают объём. Объём цилиндра равен:

V =

πd 2h

.

(2)

4

 

 

 

Подставив (2) в (1), получим формулу для расчета плотности:

ρ =

4m

,

(3)

πd 2h

 

 

 

где h – высота цилиндра, d – его диаметр.

Высоту цилиндра измеряют штангенциркулем, а диаметр – микрометром. Для учёта не вполне правильной формы тела повторные измерения линейных размеров необходимо произвести в разных местах тела. Значения плотности находят по формуле (3), подставляя средние значения диаметра и высоты:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

d

+ d

 

+... + d

 

 

 

di

 

 

 

 

 

 

n

 

 

i=1

 

 

d =

1

 

2

 

 

=

;

(4)

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

h

+ h

 

+

... + h

 

 

hi

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

h =

1

2

n

n

=

.

 

(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

При многократном измерении одной и той же величины полная ошибка

прямого измерения содержит приборную

xпр и случайную

xсл составляющие

погрешности измерения. Определяется она следующим образом:

 

 

x =

x2

+ x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

сл

 

 

 

 

 

 

 

Случайные погрешности измерений высоты и диаметра цилиндра равны соответственно:

где

и

где

hслуч =tα,n S

 

,

(6)

h

 

 

 

(h h )2

+(h

h )2 +... +(h h )2

 

n (hi h )2

S

 

=

1

2

n

=

i=1

h

 

 

 

 

 

n(n 1)

 

n(n 1)

 

 

 

 

 

dслуч = tα,n Sd

,

 

(7)

 

 

 

(d

d )2 +(d

 

d )2 +... +(d

n

d )2

 

n (di d )2

 

S

 

=

1

 

2

 

 

=

i=1

,

d

 

n(n 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n(n 1)

 

hi и di – значение высоты и диаметра, получаемые при i-м измерении, tα,n – коэффициент Стьюдента, соответствующий n измерениям при надежности α.

Полная ошибка прямого измерения равна

2

Соседние файлы в папке Physics