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力学的基本实验

一、重力加速度的测量
要求：
1、掌握利用单摆测量重力加速度的原理
2、能正确熟练使用实验仪器测量出所需要的量。注意：在记录数据时有效数据的位数
3、能正确进行数据处理，计算不确定度，表示出实验结果。
4、能分析实验误差的原因。

参考资料：见普通物理学实验力学部分

二、不规则形状物体密度的测量
要求：
1、掌握测量不规则形状物体密度的原理（包括待测物体密度大于液密度体或小于液体密度的情况）
2、能正确熟练使用实验仪器测量出所需要的量。注意：在记录数据时有效数据的位数
3、能正确进行数据处理，计算不确定度，表示出实验结果。
4、能分析实验误差的原因。
附录：参考资料：

密度的测量
密度是物质的基本特性之一，表征单位体积中所含物质的多少，它与物质的结构及纯度等有关。密度测定研究在工业及科研等领域有着广泛的应用，如工业上常用来作原料成分的分析和纯度的鉴定。
测量密度实验方法有多种类型，如用流体静力称衡法、流体静力天平测量法、比重瓶法，浮计测定法等。
本实验是用流体静力称衡法测定密度。
一、实验目的
1．学习用流体静力称衡法测定不规则固体与流体密度。
2．单据天平的使用方法及操作规程。
3．用不确定度方法分析测量结果。
二、实验仪器
物理天平、烧杯、待测物等。
三、实验原理
根据物质密度定义，确定质量m和体积V之间的关系为
（3-7-1）
对于形状规则及密度均匀的物体，只要测定质量m和体积V就可求得但对于不规则形状物体，常采用流体静力称衡法间接地测出物体V，是比较方便的。
1．固体物体密度大于水的密度
根据阿基米德原理，物体在液体中所受的浮力等于它所排开液体重量。将待测物体分别放在空气和液体中称衡，分别得到物体在空气中的重量为，全部浸入液体中的视重为，则物体所受的浮力为
（3-7-2）
式中和是待测物体在空气中及全浸入水中称衡时相应的天平砝码质量。
浸在液体中的物体要受到向上的浮力，浮力的大小等于所排开液体的质量与重力加速度g的乘积，即
（3-7-3）
式中为液体密度。
将式(3—7—3)代人式(3—7—2)并经整理得到
（3-7-4）
由式(3—7—4)可知，用静力称衡法测定物体的密度。经上述分析．最终转化为质量的测量。
2．固体物体密度小于水的密度
如果待测物体的密度小于液体的密度，用上述方法待测物体无法浸没在水中，这时可将另一重物用细绳悬挂在待测物体下面、先将重物浸没水中而使待测物体露在液面之上(图3—7—1(a))，用天平称衡，相应的质量为，再将待测物体连同重物全部浸没在水中(图3—7—1(b))，用天平称衔，相应的质量为。则物体在液体中所受浮力为
（3-7-5）

根据式(3—7—3)，，得到：

此时物体的密度为
（3-7-6）
式中，m为待测物体在空气中的质量。
3．液体密度的测定
如果待测物是液体，可先将一个重物放在空气中称衡质量为，然后将该重物浸没在已知密度的液体中，用天平称衡质量为，再将该重物浸没在待测液体中，用天平称衡的质量为，则待测液体的密度为
（3-7-7）
四、实验要求
1．测定黄铜块的密度。
2．测定石蜡块的密度。
3．测定实验窒给定液体的密度。
4．自行设计实验步骤。
5．自行拟定数据表格。
6．根据测量结果，求式(3—7—6)不确定度，写出测量结果。
五、注意事项
1．测量物体在水中的质量时一定要注意天平法码盘的受力状况。
2．不要把铜块直接扔入烧杯中，以免损坏烧杯。
六．思考题
1．用物理天平秤衡物体质量时，可否把砝码与待测物体位置交换?为什么?
2．用本实验方法测定物体密度时，哪些因素会引进系统误差?
3．如果物体密度比水小，或呈小颗粒状时，你能否设计一种测量其密度的方法。
4．若被测物体浸人水中表面吸附有气泡时，则实验结果所得的密度值是偏大还是偏小？为什么？

三、惯性质量测量
要求：
1、掌握测量惯性质量的原理和方法
2、能正确熟练使用实验仪器测量出所需要的量。注意：在记录数据时有效数据的位数
3、能正确进行数据处理，表示出实验结果。
4、能分析重力对惯性秤的影响。

附录：参考资料：参考资料：见普通物理学实验力学部分
四、杨氏模量的测量
要求：
1、掌握测杨氏模量原理和方法
2、能正确熟练选择使用实验仪器测量出所需要的量。注意：在记录数据时有效数据的位数
3、能正确进行数据处理（逐差法），计算不确定度，表示出实验结果。
4、回答问题。

附录：参考资料：
金属杨氏弹性模量的测量
【实验目的】
掌握不同长度测量器具的选择和使用方法；
掌握用光杠杆测长度微小变化量的原理和方法；
学会用逐差法和作图法处理数据。
【实验原理】
设金属丝的原长L，横截面积为S，在轴向拉力F的作用下伸长了，定义单位长度的伸长量称为应变，单位横截面积所受的力则称为应力。根据胡克定律，在