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測量固體密度的方法多種多樣，每種方法都有其優(yōu)勢和局限性。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)被測物體的特性、實驗條件以及所需精度等因素選擇合適的測量方法。同時，為了獲得更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，還需要注意實驗操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。以下是一些常見的測量固體密度的方法：
1. 直接測量法
- 質(zhì)量體積法：這是最基本的測量固體密度的方法。先使用天平準(zhǔn)確測量出固體的質(zhì)量m，然后選擇合適的量筒或量杯，采用排水法測量固體的體積V。對于規(guī)則形狀的固體，也可以通過測量其幾何尺寸(如長、寬、高)，利用數(shù)學(xué)公式計算出體積。最后，根據(jù)密度公式ρ=m/V計算出固體的密度。
- 懸線法：將待測固體用細線懸掛起來，先測量其在空氣中的重力F?，再將其浸沒在已知密度的液體中，測量此時的重力F?。根據(jù)阿基米德原理，固體受到的浮力F浮=F?-F?，而浮力等于排開液體的重力，即F浮=G排=ρ液gV排，通過變形可得V排=(F?-F?)/(ρ液g)，由于固體浸沒，所以V物=V排，進而可根據(jù)密度公式計算出固體的密度ρ物=m/V物=m/(F?-F?)/(ρ液g)。
2. 間接測量法
- 浮力法：如果固體的密度小于水的密度，可以采用“漂浮測質(zhì)量、沉底測體積”的方法。先將固體放入水中，使其漂浮在水面上，測量此時固體排開水的體積V排1，根據(jù)漂浮條件可知，固體的重力等于其受到的浮力，即G=F浮1=ρ水gV排1，從而可得到固體的質(zhì)量m=ρ水V排1。再用細鐵絲將固體壓入水中，使其浸沒，測量此時固體排開水的體積V排2，則固體的體積V物=V排2。最后根據(jù)密度公式計算固體的密度ρ物=m/V物=ρ水V排1/V排2。
- 等體積法：當(dāng)沒有量筒或量杯時，可以使用天平稱出與固體等體積且密度已知的液體的質(zhì)量m液，根據(jù)密度公式ρ液=m液/V液，可求出液體的體積V液，由于固體與液體等體積，所以V物=V液，再稱出固體的質(zhì)量m物，即可根據(jù)密度公式計算出固體的密度ρ物=m物/V物=m物/m液×ρ液。
3. 特殊形狀物體測量法
- 薄片狀物體：對于很薄的物體，如金屬箔、塑料薄膜等，可以將多片相同的薄片疊放在一起，測量總厚度h總，再數(shù)出薄片的數(shù)量n，則單片薄片的厚度h=h總/n。用天平測量多片薄片的總質(zhì)量m總，則單片薄片的質(zhì)量m=m總/n。根據(jù)薄片的面積S和厚度h，可計算出單片薄片的體積V=Sh，最后根據(jù)密度公式計算單片薄片的密度ρ=m/V=m/(Sh)。
- 顆粒狀物體：對于顆粒狀的物體，如沙子、鹽等，可以先將顆粒狀物體裝入一個已知體積V?的容器中，使其自然堆積，測量此時容器和顆粒狀物體的總質(zhì)量m?。然后將容器中的顆粒狀物體取出一部分，再次測量剩余部分和容器的總質(zhì)量m?，通過兩次質(zhì)量之差可求出取出部分的質(zhì)量m=m?-m?。由于取出部分顆粒狀物體的體積與原容器中剩余部分顆粒狀物體的體積之比等于它們的質(zhì)量之比，即V/V?=(m?-m?)/m?，從而可求出取出部分顆粒狀物體的體積V=(m?-m?)V?/m?。最后根據(jù)密度公式計算顆粒狀物體的密度ρ=m/V=[(m?-m?)V?]/[(m?-m?)V?/m?]。
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