测盐水密度实验误差分析
(2013-05-16 16:34:33)
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实验误差分析测量盐水密度减小误差系统误差教育 |
分类: 实验 |
今天学校举行一年一度的初三物理、初三化学、初二生物实验考查,初三物理的实验考查内容是测量盐水的密度,考虑到盐水对天平金属部件的腐蚀作用,将盐水改成糖水,实验结果完全相同。作为实验员,提前做一下这个实验是必须的,一旦用糖水换成盐水后,如果测量出来的密度不能达到理想的1.0以上,那只得换做盐水实验。配置糖水的数量上,还是需要提前做好计算的,大概用8升左右的水中放500克左右的糖,这样糖水的密度会与盐水的密度相仿。
测量盐水的密度,实验需要的器材有100ml量筒一个,盛有较多糖水的烧杯一个,空烧杯一个,托盘天平一架及砝码一套。学生实验过程中会出现很多问题,如托盘天平的调零、游码读数、总质量计算、量筒读数、计算过程等都有可能出现问题。当然实验员要保证的不是这些问题,而是如何保证实验的正常进行,使学生的测量结果能相对准确,不要让学生经过一番实验后,测量出来密度小于水的密度或大大超过水的密度的不正常情况。当然这种情况一般是不会有的,只要学生操作得当,还是能够很接近理想值的。
那么学生在实验操作过程中不出现人为的错误的情况下,怎样才能让系统误差达到最小呢。这是做一个实验所必须要分析的,测量这个糖水的密度,在初中实验室条件下,直接用密度计是最准确的,不需要间接测量方法,直接读数就是了。用天平量筒测量液体的密度,系统误差的计算方法如下。
测量液体密度计算公式是ρ=(m1-m2)/V,其中m1是第一次烧杯中液体多时的质量值,m2是将一部分液体倒进量筒中后,余下液体的质量,V自然就是刚才从烧杯中倒入的液体的体积。那么△ρ=△(m1-m2)/V+(m1-m2)△V/V^2,由于(m1-m2)/V就是密度ρ,因此公式改写为△ρ=△(m1-m2)/V+ρ△V/V=(△m1+△m2)/V+ρ△V/V=(△m1+△m2+ρ△V)/V,这里△m1和△m2是相同的,都是天平的精度0.2g,△V是量筒的精度1ml,分子三个值是与仪器精度有关,仅分母V与测量者有关,因此加大V可以减小系统误差。所测量糖水密度约为1.03g/cm^3,那么分子的为1.43g,当学生用量筒的最小值10ml进行测量时,误差的绝对值最大可以达到1.43g/10ml=0.143g/cm^3,即学生测量出来的值在1.03±0.14g/cm^3都算正确。当取50ml糖水进行实验时,系统误差将减小许多,而且能确保实验结果在1.0以上,即糖水密度值为1.03±0.03g/cm^3。
综上分析,要想让学生实验结果更接近真实值,从烧杯中倒出的液体要尽可能多,否则实验结果将很不满意。当然对于初中物理来说,书本也没有要求得这么高,但作为一个物理老师,应该有义务让学生知道误差是怎么回事,如果减小误差。如果学生养成了只要理论,不注重实验的错误思想时,可能会以为,要想测量一滴血的密度,也可以用天平、量筒来测量了。