盧家儒

一、 研究背景

傳統(tǒng)方法用天平和量筒測(cè)量固體的密度，如圖1所示，原理：ρ=m/V

器材：天平、量筒、水、金屬塊、細(xì)繩

步驟：（1）用天平稱出金屬塊的質(zhì)量m；

（2）往量筒中注入適量水，讀出體積為V1；

（3）用細(xì)繩系住金屬塊放入量筒中，浸沒(méi)，讀出體積為V2。

表達(dá)式：

操作較為復(fù)雜，而且要通過(guò)計(jì)算才能夠得到密度值。

圖1

二、基本思路和科學(xué)原理

1.把杠桿的中點(diǎn)懸掛在支架上。調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。

2.用細(xì)線將石子拴好，把石子m1碼m2分別掛在杠桿的兩邊，改變鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡，如圖2所示。

3.分別量出動(dòng)力臂L1阻力臂L2，由杠桿平衡條件算出石子的質(zhì)量：m1gl1= m2gl2——（1）

則待測(cè)物體浸沒(méi)水中，如圖3所示杠桿重新平衡后——（2）

由（2）÷（1）得

將代入式，其中p為待測(cè)物體的密度，V為它的體積，則——（4）

4.實(shí)驗(yàn)時(shí)，，如果取L2=300mm和測(cè)出力臂L2'，再代入（4）式中，即可求得所測(cè)物體的密度。例如L2'=50mm時(shí)：

當(dāng)L2'=200mm時(shí)：

也可以通過(guò)L'和對(duì)應(yīng)的密度值，設(shè)計(jì)出力臂與密度對(duì)應(yīng)表，只要讀出所對(duì)應(yīng)的力臂值，再通過(guò)力臂與密度對(duì)應(yīng)表，查出該物質(zhì)的密度值。

三、操作步驟

1.調(diào)節(jié)杠桿上的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。

2.將待測(cè)物體掛在杠桿的左側(cè)，將配重掛在杠桿右側(cè)30厘米刻度線處，移動(dòng)待測(cè)物體，使杠桿在水平位置平衡，如圖4所示。

3.保持待測(cè)物體位置不動(dòng)，將物體完全浸沒(méi)在水中，且物體不要碰到杯底和杯壁，然后移動(dòng)配重使杠桿在水平位置平衡，讀出杠桿上所對(duì)應(yīng)的密度值或讀出所對(duì)應(yīng)的力臂值，再通過(guò)力臂與密度對(duì)應(yīng)表，查出該物質(zhì)的密度值，如圖5所示。

圖5

四、使用情況和進(jìn)一步完善的設(shè)想

該簡(jiǎn)易固體密度計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，如果能精確測(cè)量力臂，如使用激光測(cè)距，還能夠進(jìn)一步減少誤差。