分析實驗偏差是一項重要的實驗技能。 分析實驗偏差有利于培養中學生分析問題、解決問題的能力，有利于培養中學生的創新能力和卓越品質。 天平和燒杯是小學數學中常用的檢測工具。 用天平和燒杯檢測鹽水的密度是小學數學的基礎實驗。 分析實驗與檢測方法的偏差，有助于了解和判斷實驗計劃是否合理。 本實驗的原理是：用天平測量鹽水的質量，用燒杯測量鹽水的體積，根據密度估計公式ρ=mV計算鹽水的密度。 可以先測量鹽水的質量，然后測量鹽水的體積； 也可以先測量鹽水的體積，然后再測量鹽水的質量。 兩種方案均可用于確定鹽水的密度。 1.1 實驗方案1及其偏差分析 1.1.1 實驗方案1如圖1所示，用天平測量燒瓶的質量m1，將鹽水放入燒瓶中，測量燒瓶和鹽水的總質量m2。 然后將燒瓶中的鹽水放入燒杯中，讀出鹽水的體積V，故鹽水的質量為m=m2-m1。 鹽水的密度ρ=mV=m2-m1V。 方案1 實驗過程在數學問題的估計和分析中，同一公式中的數學量應描述同一研究對象，進行偏差分析時必須明確研究對象。 在該檢測方案中鹽水的密度計算公式，被測鹽水的體積V是燒杯中液面以下的鹽水的體積，被測鹽水的質量m是燒瓶中鹽水的質量。 當燒瓶中的鹽水放入燒杯中時，少量的鹽水會粘附在量筒的壁和燒瓶的底部上，少量的鹽水也會粘附在量筒的壁上。燒杯。 燒瓶和燒杯壁上附著的鹽水會影響實驗結果。
1.1.2 用控制變量法分析這兩種誘因對實驗結果的影響 1.1.2.1 忽略燒杯壁上附著的鹽水 以燒杯中鹽水的體積 V 為燒杯中鹽水的體積來估算密度。燒瓶。 由于很難將燒瓶中的鹽水全部放入燒杯中，因此燒杯中的鹽水體積小于量筒中的鹽水體積。 質量確定了，體積就比較小，密度就比較大。 1.1.2.2 以燒杯中的鹽水為研究對象 如果以燒杯中的鹽水為研究對象，并且已經測量了燒杯中鹽水的體積，那么在估算密度時，鹽水的質量燒瓶中的鹽水質量被視為滴定管中鹽水的質量，因為很難將燒瓶中的鹽水全部放入燒杯中，所以燒瓶中鹽水的質量大于滴定管中鹽水的質量。燒杯。 因此，體積確定了，質量就比較大，密度就比較大。 兩種分析方法都可以證實實驗方案之一將導致更高的檢測密度。 1.1.2.3 推論分析 利用控制變量法可以分析出鹽水的密度計算公式，有兩種原因會導致被測鹵水濃度偏高，因此方案一會導致被測鹵水濃度偏高。 1.2 實驗方案二及其偏差分析 1.2.1 實驗方案二，如圖2所示，在燒杯中放入適量的鹽水，讀取鹽水的體積V。 用天平測出量筒的質量m1，將滴定管中的鹽水放入燒瓶中，測出燒瓶和鹽水的總質量m2。 這種鹵水的質量為m=m2-m1。 鹽水密度方案2 實驗過程ρ=mV=m2-m1V。
在這些檢測方法中，被測鹽水的體積V是燒杯中鹽水的體積，被測鹽水的質量m是燒瓶中鹽水的質量，因為少量的鹽水會粘附在燒杯中。燒杯壁和底部，這些檢測方法也會導致實驗偏差。 1.2.2 分析該方法對實驗結果的影響 1.2.2.1 以燒瓶中的鹽水為研究對象 如果以燒瓶中的鹽水為研究對象，并測量了其質量，則鹽水的體積 V燒杯中的鹽水體積被視為燒瓶中的鹽水體積。 燒杯中鹽水的體積大于量筒中鹽水的體積，因為燒杯中的鹽水不能放入燒瓶中。 質量確定了，體積太大，密度太高。 1.2.2.2 以燒杯中的鹽水為研究對象。 如果以燒杯中的鹽水作為研究對象，體積已經被測量，因此在估算時，將燒瓶中鹽水的質量視為滴定管的質量。 鹽水的質量，因為很難將燒杯中的鹽水全部放入燒瓶中，所以燒瓶中的鹽水的質量小于燒杯中的鹽水的質量。 因此，體積確定了，質量就比較小，密度就比較小。 1.2.3 推論分析 在實驗方案中，當燒杯中放入適量的鹽水時，少量的鹽水也會粘附在燒杯的側壁上。 這會影響測試結果嗎？ 鹽水因分子引力而附著在燒杯壁上，不易脫落。 如果將鹽水放入燒杯中并將鹽水從燒杯倒入燒瓶時，鹽水在燒杯內壁上的路徑不重疊，則當將鹽水放入燒杯中時，鹽燒杯壁上附著的水會影響實驗結果。 沒有效果。
因為在相同條件下，面積相等的燒杯壁上附著的鹽水質量是相等的。 如果倒出鹽水和放入鹽水的路徑重疊，可以減少倒出鹽水時附著在燒杯壁上的鹽水，從而可以減少偏差。 因此，在實驗方案二的操作中，放入鹽水和倒出鹽水應沿著燒杯內壁上的同一路徑通過，這樣可以減少實驗偏差。 優化實驗方案偏差分析為了減少實驗偏差，可以改進實驗技術，對兩種實驗方案進行優化。 2.1 實驗方案三及其偏差分析 2.1.1 實驗方案三如圖 3 所示，用天平測量燒瓶和鹽水的總質量 m1，將燒瓶中的鹽水的一部分放入燒杯中，讀取滴定管中鹽水的體積V，用天平測量燒瓶中和剩余鹽水的總質量m2。 這種鹵水的質量為m=m1-m2。 鹽水的密度ρ=mV=m1-m2V。 方案3 實驗過程 2.1.2 偏差分析 在這些檢測方法中，被檢測鹽水的體積V為燒杯中鹽水的體積（忽略燒杯壁上附著的鹽水），被檢測鹽水的質量m鹽水是倒入燒杯中的鹽水的體積。 鹽水的質量，將燒瓶中倒出的部分鹽水全部放入燒杯中，檢測到的鹽水的質量m即為燒杯中鹽水的質量。 該實驗方案避免了燒瓶內殘留的鹽水影響實驗結果，且與實驗方案1相比，實驗偏差有所減小。 因此，實驗方案三比實驗方案一更加科學。 2.2 實驗方案四及其偏差分析 2.2.1 實驗方案四 如圖4所示，在燒杯中放入適量的鹽水，讀取鹽水的體積V1。
用天平測出量筒的質量m1，將燒杯中的一部分鹽水放入燒瓶中，測量燒瓶和鹽水的總質量m2，讀出滴定管中剩余鹽水的體積V2。 這種鹵水的質量為m=m2-m1。 鹽水的體積V=V1-V2，鹽水的密度ρ=mV=m1-m2V1-V2。 實驗4 實驗過程2.2.2 偏差分析本實驗方案中，測量的鹽水體積V 是燒杯中鹽水的體積減少，測量的質量m 是燒瓶中鹽水的質量。 與實驗方案2相比，該方案避免了滴定管頂部殘留鹽水對實驗結果的影響，燒杯壁殘留鹽水也會減少，但燒杯壁殘留鹽水會減少。還是影響實驗結果。 與實驗方案2相比，實驗方案4減少了方法中的偏差，但需要測試的數據減少了，減少了導致偏差的環節，因此在實際檢測中較少使用。 小結 在實際檢測中，最容易想到的是檢測方法方案1，但與方案1相比，方案3減少了方法中的偏差。 因此，在使用天平和量杯檢測鹽水密度時，采用實驗方案3更為科學。 在方案中學中，如果將鹽水放入燒杯中，并將鹽水從燒杯倒入燒瓶中，則鹽水流動的路徑不會重疊，因此在相同條件下，當鹽水從燒杯倒出時方案中學燒杯，鹽水在燒杯壁和底部的殘留面積比方案三要小，檢測偏差較大。 如果注意讓鹽水沿著相同的路徑流入和流出量杯，也可以使用選項二。 由于方案二檢測的鹵水密度太小，而方案三檢測的鹵水密度太高，為了進一步減小檢測偏差，取方案二檢測結果的平均值可以采取第三種方案。 -正文結束-