на флешку студентам / МЕТОДИЧКИ / Методички (мех) / №1

Работа №1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ

Принадлежности: тело цилиндрической формы, штангенциркуль, микрометр, электронные весы.

Цель работы:

1. На основе измерения массы цилиндрического твёрдого тела и его объема определить плотность материала этого цилиндра.

2. Освоить методику обработки результатов проведённых измерений.

Введение. Данная работа носит, главным образом, методический характер. При выполнении ее студенты знакомятся с методикой измерения основных физических величин (массы и длины), обработки результатов измерений и правилами оформления экспериментальной работы. Ставиться простая физическая задача – измерение плотности тела, имеющего цилиндрическую форму.

По определению плотность тела

, (1)

где m – масса тела, V – его объем. В нашем случае объем тела можно выразить через непосредственно измеряемые величины

,

где d – диаметр цилиндра, h – его высота. Подставляя V в выражение (1), получим рабочую формулу:

. (2)

Измерение плотности относиться к косвенным, а изменение массы, диаметра и высоты – к прямым измерениям. Возможная деформация цилиндра или недостаточная точность его изготовления могут привести к тому, что диаметр и высота цилиндра в различных местах окажутся неодинаковыми. Поэтому измерения высоты и диаметра следует произвести несколько раз в различных местах цилиндра.

Измерения. 1. Определить массу тела путем взвешивания на технических весах.

2. Многократно (не менее пяти раз) измеряют штангенциркулем высоту h, а микрометром – его диаметр d. Все результаты измерений и вычислений заносят в таблицу, образец которой приведен.

m= =

№ п/п	d, мм		()2	h, мм		()2
1 2 3 4 5
Σ
Ср.знач.

Обработка результатов измерений.

1. Вычисляют средние значения диаметра и высоты цилиндра.

2. Находят плотность тела ρ по формуле (2) , подставляя в нее среднее значение физических величин.

3. Определяют абсолютную погрешность каждого измерения и их квадраты,

4. Вычисляют среднюю квадратичную погрешность среднего значения диаметра

и его случайную погрешность для заданной надежности

5 Определяют для той же надежности погрешность прибора и погрешность округления при измерении диаметра цилиндра.

6 Находим полную погрешность измерения диаметра

и записывают окончательный результат в виде

7 Аналогично обрабатываются результаты измерений h и m.

8 Вычисляют относительную полуширину доверительного интервала для плотности по формуле:

откуда находят Δρ.

9 Записывают окончательный результат в виде

с указанием надежности.

10. Вычисляют относительную погрешность

11 Полученный результат сравнивают с табличным значением. Записывают вывод.

Контрольные вопросы

1 Опишите известные вам методы определения плотности твердых, жидких и газообразных тел.

2 Как вычисляется погрешность прямых измерений в данной работе?

3 Как определяется погрешность окончательного результата?

4 Что такое надежность результата и каков ее смысл?

Список рекомендуемой литературы

1. . Т.И. Трофимова .Курс физики . М. : высш. шк. 2004

2. И.В. Савельев. Курс общей физики. В 5 кн.-М.: Наука. Физматлит.2002г.