□王勝波
注重合理排序方可減小誤差
□王勝波
密度測量步驟的排序問題,要突出如何有效減少實驗誤差,操作中關(guān)鍵是要注意兩個問題:①在測量固體的體積時,要考慮固體沾附液體;②在測量液體的質(zhì)量時,要考慮容器沾附液體.那么在考慮到這兩個問題時究竟該如何正確排序呢?倘若沒有合理排序又會導(dǎo)致什么樣的測量后果呢?
例1(2015·丹東)小勇在江邊拾到一塊鵝卵石,他想知道這塊鵝卵石的密度.于是他找來天平、量筒按表格中的順序進行了測量:
(1)請將表格中的空白處補充完整.線的左側(cè),接下來他應(yīng)該____,才能準確測出石塊的質(zhì)量.
(3)在測量過程中,小勇若按照B→C→A的順序進行測量,則測量的密度值會____.(填“偏大”“偏小”或“不變”)
解析:(1)由操作A可知,游碼所對刻度值為2g,易知石塊的質(zhì)量為20g+10g+2g=32g;表格中“10cm3”即為石塊的體積V石,故石塊的密度
石塊的質(zhì)量m石/g量筒中水的體積V水/cm330石塊放入后的總體積V總/cm340 10石塊的密度ρ石(kg/m3)
(2)若在測量石塊質(zhì)量的過程中,當他向右盤添加最小砝碼時,指針偏向分度盤中線的右側(cè);當拿掉最小砝碼時,指針又偏向分度盤中103kg/m3.
(2)在測量石塊質(zhì)量的過程中,接下來他應(yīng)該向右移動游碼,因為向右移動游碼相當于向右盤中添加小砝碼.
(3)在測量過程中,小勇若按照B→C→A的順序進行測量,則會由于從量筒中取出石塊時,石塊沾附水而使所測質(zhì)量偏大,根據(jù)ρ=可知,計算的密度值偏大.
答案:(1)石塊的體積V石32 3.2×103(2)向右移動游碼(3)偏大
例2(2014·泰安)學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組準備測量一種礦石的密度.現(xiàn)有器材:小礦石塊、天平(含砝碼)、一個燒杯、足量的水、細線.小組的同學(xué)們設(shè)計了一種測量礦石密度的方案如下:
(5)由于礦石從水中取出會沾附一部分水滴,假如沒有擦干凈就直接拿去稱質(zhì)量會導(dǎo)致測得的質(zhì)量偏大,從而使測得的密度也偏大.
答案:(1)用手拿砝碼或游碼未歸零在天平左盤上,稱出此時燒杯、杯內(nèi)礦石和水的總質(zhì)量m2.
(4)寫出礦石密度的表達式:ρ礦石=____.(用m0、m1、m2、ρ水來表示)
(5)如果將上述步驟(1)放在步驟(3)之后完成,會導(dǎo)致測量結(jié)果____.
解析:(1)在稱量過程中,小明用手拿砝碼了,這樣會使砝碼生銹;并且游碼沒有撥到標尺左端的零刻度線處.從標尺上可以看出,該天平的最小分度值為0.2g,易知游碼左側(cè)邊緣所對刻度值為2.4g,故礦石塊的質(zhì)量m0=20g+20g+5g+2.4g= 47.4g.
(4)結(jié)合(2)(3)兩步可推導(dǎo)出礦石
圖2
(1)調(diào)節(jié)天平平衡后,小明用天平測量礦石塊的質(zhì)量,如圖2-甲,指出實驗操作中的錯誤:____.改正錯誤后,小明用正確的方法稱礦石塊的質(zhì)量,平衡時放在盤中的砝碼和游碼在標尺上的位置如圖2-乙,則礦石塊的質(zhì)量m0為____g.
(2)在燒杯中倒?jié)M水,稱出燒杯和水的總質(zhì)量m1.
(3)將礦石塊輕輕放入裝滿水的燒杯中,礦石塊沉入杯底,燒杯溢出水后,將燒杯壁外的水擦干凈,放(5)偏大
點撥:測量固體的密度時一般都是按照“先稱質(zhì)量后測體積”的步驟來完成,這樣就可以避免固體從液體中取出會沾附部分液體而影響后面質(zhì)量的稱量.
例3(2015·萊蕪)在做測量鹽水密度的實驗中,小芳第一個完成了實驗.請完成下列問題:
圖3
(1)她的主要實驗步驟如下:
A.用調(diào)好的天平稱量出空燒杯的質(zhì)量為10g;
B.將燒杯中倒入適量的鹽水,用天平稱出鹽水和燒杯的總質(zhì)量,天平平衡時,右盤中砝碼的質(zhì)量及游碼的位置如圖3-甲所示,則鹽水和燒杯的總質(zhì)量為____g;
C.將燒杯中的鹽水倒入量筒中,當量筒內(nèi)液面靜止時,液面位置如圖3-乙所示,則鹽水的體積為____cm3.
(2)小芳根據(jù)實驗中的測量數(shù)據(jù)得出鹽水的密度ρ=____g/cm3.
(3)小芳同學(xué)的實驗會帶來很大誤差,你認為測量結(jié)果____(填“偏大”或“偏小”).
另一個同學(xué)很快想到:不需要增加器材,也不需要增加額外的步驟,只要將小芳同學(xué)實驗步驟的順序稍加調(diào)整,就會大大減小上述誤差.這位同學(xué)調(diào)整后的實驗步驟是____________(只填寫實驗步驟前的代號即可).
解析:(1)圖甲中天平的分度值為0.5g,則鹽水和燒杯的質(zhì)量為m總=20g+5g+1.5g=26.5g;圖乙中量筒的分度值為1cm3,則量筒中鹽水的體積為V鹽水=15cm3.
(2)量筒中鹽水的質(zhì)量m鹽水= 26.5g-10g=16.5g,則鹽水的密度
(3)在步驟C中,將燒杯中的鹽水倒入量筒中時,由于有鹽水沾附在燒杯上,從而使鹽水體積偏小,而鹽水的質(zhì)量m已稱量,由ρ=可知,所測密度偏大.因此正確步驟應(yīng)為BCA.
答案:(1)26.5 15(2)1.1(3)偏大BCA
點撥:要正確測量鹽水(或其他液體)的密度,可采用“剩余法”.先測出鹽水和燒杯的總質(zhì)量,然后將燒杯中鹽水一部分倒入量筒中,再測出剩余鹽水和燒杯的總質(zhì)量.這樣對于研究對象——量筒中的鹽水而言,鹽水沾附在燒杯壁上不影響量筒中鹽水的質(zhì)量測量,從而能有效減小誤差.