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摘 要：针对密度测量实验教学提出的问题——水溶物密度的测试设想了几种简单方法,利用排液体体积的方法,提出了排气法、排固体粉末法测试体积思想.
关键词：密度；排体积法；排液法；排气法；排粉末法
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）1-0058-3
问题的提出
物质密度的测定,作为常规性的物理实验贯穿了中学和大学阶段的基础物理教学,也是工程应用中经常碰到的测试问题[1-3].实验教学中主要以不溶于水的物体作为测试对象,并采用排水法测定体积,用普通量筒、天平可完成测试.其他类似的方法很多,如根据阿基米德原理测量法、流体静力称恒法、流体静力天平以及比重瓶法、比重计或浮计等,以及特定条件下的天平或烧杯称量法等[4-6].为便于比较,人们亦系统小结了多种不同方法[7-9].同时,实践亦提出更实用的问题,近来研究疏水、防冰、防腐材料,提出了涉及密度等性能测试分析问题,如果物体溶于水或不便和水直接接触（如干燥剂生石灰等）,密度如何测,有哪些方法,什么方法是最佳的.针对此问题,有人提出可采用化学方法进行测试,如测定食盐、白糖、钾钠铵盐等的密度,可将其配成水的饱和溶液.然后取一定体积的饱和溶液,将对应的溶质再投入其中,仍可用排体积法来测定体积.这不失为一种简单实用的方法.但问题仍然存在,倘若测试的对象是溶于水的珍贵物品或是需要继续使用的稀少物品,该方法就不实用了.因此,化学方法有一定的局限性.事实上,在密度测试问题上,质量的测试是容易做得到的,关键是如何测定体积.笔者结合多年的教学经验,利用排（液）水法测体积这一方法,在忽略空气浮力、精度要求不高的情况下,仅从物理角度设计了3种典型方法解决溶于水的物体的密度（仅针对平均密度而言）测试问题,克服了化学方法的不足[10].
1 排液法——测定溶于水的粉末状物体的密度
1.1 器材及装置（图1）
溢水杯,刻度试管（50 mL）,量筒（20或50 mL）.
1.2 操作方法
1.取刻度试管（50 mL）,在其下系上石块或套上其他重物（下拉重物）使试管刚好能竖直浮于水面上,用天平测出空试管和重物的总质量为m0；
2.在试管内装固定体积V0（不管何种粉末状固体,该体积一定）待测粉末状固体（假定其待测密度为ρx）；
3. 将试管放入溢水杯中（溢水杯中水面刚至溢水口）,试管浮于水面上.用量筒测出试管排出水的体积,假定为V .根据阿基米德定律可求出待测物体的密度,即
m0g+ρxV0g等于ρ V g?圯ρx等于 （m0,V0为常数） （1）
根据上式可绘制出ρx和V 的一次函数图像关系.测试任意溶于水的粉末状固体时,只要根据以上方法测出排开水的体积V ,由图像中的一一对应关系可读出对应的待测物体的密度ρx.如果上式ρx固定作为标准液体（假定密度为ρ0等于ρx）,如蒸馏水等,更换所用液体（作为待测液体,其密度为ρ ）,可从排开液体的体积量对应换算出液体的密度ρ ：
m g+ρ V g等于ρ V g?圯ρ 等于 （2）
此即密度或比重计原理.
说明：
1）可在标有容积刻度的试管外壁标上排水体积刻度,这时试管的排水体积可直接从试管外壁读出,溢水杯可用普通烧杯代替,量筒亦可不用.
2）试管内也可装待测液体,其密度亦可通过（1）式求得.
3）所测密度为粉末状固体的平均密度而不是对应固体的晶体的密度,因而固定体积V 中包括了微少粉体颗粒间的空隙体积,否则所得密度就不是粉体的密度.
2 排气法——测定溶于水的块体的密度
2.1 器材及装置（图2）
铁架台（2个,带铁夹）,试管（20 mm×200 mm）,玻璃管（5 mm×7 mm型）及乳胶管（5 mm×7 mm型）,酒精喷灯,U形管,注射器,透明软胶管（φ等于2～3 mm,可套在注射器的注射口上）,天平及待测物（质量为m）.
2.2 操作方法
1.用5 mm×7 mm型玻璃管在酒精喷灯上绕制U形管（或使用实验室现成的U形管,管腔截面积为A）和直角玻璃管；
2. 取试管,往试管塞中（已打孔）插入直角玻璃弯管（玻璃弯管插入塞子时,其端部和塞子下表面齐平）,U形管中注入一定量的水（高约为H/2）,整套装置按图示2组装；
3. 试管装待测块体后被封闭时,用套上软胶管的注射器调节U形管中的水量.将U形管中左右两边水面处于同一高度时的位置设为1-1.假定此时被封闭气体的状态为1,气体压强为大气压P0；然后,用注射器注水直至水面高至右管管口,左管水面标记为2处,此时右管水面比左管水面高出Δh,气体状态定为2.
4. 取被封闭气体状态1和2作为研究对象,由于温度、压强均不高,可将其当理想气体看待,据等温变化可列状态方程为
说明：
测试前装置要检查气密性.所测物体的温度不能太高.
试管被橡皮塞封闭时体积为Vs（包含塞中长为L0的直角弯管空腔的体积）, 内装待测物体积为Vx,U形管空腔截面积为A,试管塞中直角弯管长为L0（从试管塞底端到U形管左管出口连接乳胶管部分）,U形管高度为H,事先装水至中部位置；试管装待测块体后被塞子封闭,用套上软胶管的注射器调节U形管中水量（软胶管从U形管右管伸入）,使U形管中左右两边水面处于同一高度时位置为1-1（该面距管口高度为l0）,假定此时被封闭气体的状态为1；然后用注射器注水直至水面高至右管管口；此时,左管水面标记为2,右管水面比左管水面高出Δh,气体状态定为2.
3 排固体（粉末）法——测定溶于水的颗粒状固体或块体的密度
总结:本文是一篇关于水溶论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
参考文献：
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