高中數(shù)學(xué)“測(cè)量物質(zhì)密度”的實(shí)驗(yàn)原理很簡(jiǎn)單,無(wú)非是ρ=m/v,但在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中,由于待測(cè)物體多種多樣,有外觀不規(guī)則的,有密度大于水的;檢測(cè)方式也是五花八門,有針壓法、助沉法、溢水法、加水法等,紛亂的檢測(cè)方式,難免引起眾多緣由的偏差,因而,該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成偏差的緣由,經(jīng)常會(huì)上榜考試題目。
在密度檢測(cè)的試驗(yàn)過(guò)程中,常見(jiàn)的偏差有什么?剖析密度公式可以看見(jiàn),檢測(cè)密度的偏差形成緣由是在檢測(cè)物質(zhì)本身的質(zhì)量和容積過(guò)程中形成的。看似簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),實(shí)則偏差形成的緣由多樣,不妨進(jìn)行具體歸納匯總。
一、由質(zhì)量檢測(cè)造成的偏差
1、在天平調(diào)節(jié)過(guò)程中形成偏差
①測(cè)量用砝碼不干凈,致使所測(cè)物體的質(zhì)量偏小,故密度偏小;
②砝碼不完整(有缺損),造成所測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量偏大,故密度偏大;
③測(cè)量前,天平的游碼未完全歸零,直接調(diào)節(jié)天平平衡后,導(dǎo)致所測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量偏大,故密度偏大;
④測(cè)量前,天平未完全調(diào)整平衡就開(kāi)始檢測(cè)工作:表針偏左,所測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量偏大,故密度偏大;表針偏右,所測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量偏小,故密度偏小。
2、物質(zhì)本身的性質(zhì)造成檢測(cè)偏差:比如,物質(zhì)具有吸水性,致使前后兩次檢測(cè)的液體容積變化偏小,故密度偏大(有中學(xué)生覺(jué)得前后檢測(cè)的液體容積變化大,這是不正確的。物體容積的變化,是通過(guò)前后兩次燒杯讀數(shù)的差值進(jìn)行反映的。“物質(zhì)吸水”,不是將水吞掉一部份后液體容積檢測(cè)前后變化大,而是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,物質(zhì)吸干水份后,燒杯內(nèi)水的量變少,造成液面的變化少,所以誤覺(jué)得液體容積變化小。)
3、在檢測(cè)過(guò)程中形成的偏差:
①測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量時(shí),先測(cè)容積,物體表面沾有水,造成質(zhì)量測(cè)定偏大,故密度偏大;
②測(cè)量液體質(zhì)量時(shí),滴定管中的液體未全部例入燒瓶中,導(dǎo)致所測(cè)液體的質(zhì)量偏小,故密度偏小。
二、由容積檢測(cè)造成的偏差
1、在檢測(cè)過(guò)程中造成的偏差
①用溢水法檢測(cè)固體容積時(shí),在燒瓶中搜集到的水未完全放入滴定管,致使所測(cè)物體的容積偏小,故密度偏大;
②將固體裝入燒杯時(shí),有水濺出,造成所測(cè)物體的容積偏小,故密度偏大;
③測(cè)量粉末狀物質(zhì)時(shí),沒(méi)有將物質(zhì)壓實(shí),致使容積檢測(cè)結(jié)果偏大,故密度偏小;
④測(cè)量液體容積時(shí),燒瓶中的液體未全部放入燒杯中,造成所測(cè)液體容積偏小,故密度偏大。
2、由讀取燒杯中液體的容積時(shí),觀察方法錯(cuò)誤,造成結(jié)果錯(cuò)誤。
①俯視讀數(shù):視線過(guò)高,導(dǎo)致液體的容積讀數(shù)偏大,故密度偏小;
②仰視讀數(shù):視線過(guò)高,導(dǎo)致液體的容積讀數(shù)偏小,故密度偏大。
剖析在檢測(cè)過(guò)程中形成偏差的緣由、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)致的影響,實(shí)驗(yàn)方法其實(shí)不同,但其剖析緣由的步驟基本相同:首先,剖析實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中檢測(cè)質(zhì)量,還是容積不確切;其次物理實(shí)驗(yàn)用天平測(cè)物體的質(zhì)量,判定不確切的化學(xué)量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)致的影響偏大還是偏小;其一,代入密度檢測(cè)公式進(jìn)行判定。
例:進(jìn)行“測(cè)量果汁的密度”的實(shí)驗(yàn)(2018上海中試題改編):
①為了檢測(cè)結(jié)果更確切,下述實(shí)驗(yàn)步驟的合理次序是(用字母表示)
A.估算牛奶的密度
B.用天平測(cè)出空燒瓶的質(zhì)量
C.燒瓶中盛適量的牛奶,用天平測(cè)出牛奶和燒瓶的總質(zhì)量
D.調(diào)節(jié)天平平衡
E.將燒瓶中的果汁全部放入燒杯中,讀出牛奶的容積
②用這些方式檢測(cè)的牛奶密度與真實(shí)值相比,有哪些不同?假如要求更精確的檢測(cè)牛奶密度物理實(shí)驗(yàn)用天平測(cè)物體的質(zhì)量,請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)①的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。
③不用量杯,只需添加一個(gè)完全相同的燒瓶和適量的水,也可以完成該實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
a.用已調(diào)好的天平測(cè)出空燒瓶的質(zhì)量,記為m0;
b.向一個(gè)燒瓶放入適量牛奶,用天平測(cè)出牛奶和燒瓶的總質(zhì)量,記為m1;
c.向另一個(gè)燒瓶中放入與牛奶等深度的水(如圖乙),用天平測(cè)出水和燒瓶的總質(zhì)量,記為m2;
d.牛奶的密度ρ牛奶=(水的密度用ρ水表示)
【解析】①實(shí)驗(yàn)步驟的確定,首先能保證完成檢測(cè)任務(wù),其次實(shí)驗(yàn)過(guò)程要嚴(yán)謹(jǐn),盡可能地減少偏差。按照題中提供的方式,填寫DCEBA。
②這種方式檢測(cè)出的果汁密度比真實(shí)值偏大,緣由是在實(shí)際操作過(guò)程中,燒瓶中總會(huì)殘留果汁。改進(jìn)方式:(1)將燒瓶中的一部份牛奶放入燒杯中,讀出牛奶的容積;(2)用天平測(cè)出燒瓶和剩余牛奶的質(zhì)量;(3)估算C項(xiàng)中測(cè)出的總質(zhì)量與天平檢測(cè)的質(zhì)量差,結(jié)合燒杯中牛奶的容積,代入密度公式中求值。
③由以上步驟可知,牛奶的質(zhì)量:M橙=m1-m0,燒瓶?jī)?nèi)水的質(zhì)量M水=m2-m0,牛奶的容積等于水的容積,代入密度公式估算,得牛奶的密度表達(dá)式是:ρ=[ρ水(m1-m0)]/(m2-m0)。
檢測(cè)液體密度時(shí),假如只有燒杯沒(méi)有天平,借助被測(cè)液體和水相同的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè);只有天平?jīng)]有量杯,借助被測(cè)液體和水相同的容積進(jìn)行檢測(cè):將同一容器在等同的高度做記號(hào),分別盛水與待測(cè)液體至記號(hào)處,則容器內(nèi)水的容積就是待測(cè)液體的容積。本題中牛奶容積的檢測(cè)便是借助這些標(biāo)記法測(cè)容積。(感謝您的本次閱讀,敬請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注作者“觀海松說(shuō)教育”。倘若您有更好建議,敬請(qǐng)?jiān)u論分享。)