高中數學“測量物質密度”的實驗原理很簡單,無非是ρ=m/v,但在實際檢測過程中,由于待測物體多種多樣,有外觀不規則的,有密度大于水的;檢測方式也是五花八門,有針壓法、助沉法、溢水法、加水法等,紛亂的檢測方式,難免引起眾多緣由的偏差,因而,該實驗過程中形成偏差的緣由,經常會上榜考試題目。
在密度檢測的試驗過程中,常見的偏差有什么?剖析密度公式可以看見,檢測密度的偏差形成緣由是在檢測物質本身的質量和容積過程中形成的。看似簡單的實驗,實則偏差形成的緣由多樣,不妨進行具體歸納匯總。
一、由質量檢測造成的偏差
1、在天平調節過程中形成偏差
①測量用砝碼不干凈,致使所測物體的質量偏小,故密度偏小;
②砝碼不完整(有缺損),造成所測物質的質量偏大,故密度偏大;
③測量前,天平的游碼未完全歸零,直接調節天平平衡后,導致所測物質的質量偏大,故密度偏大;
④測量前,天平未完全調整平衡就開始檢測工作:表針偏左,所測物質的質量偏大,故密度偏大;表針偏右,所測物質的質量偏小,故密度偏小。
2、物質本身的性質造成檢測偏差:比如,物質具有吸水性,致使前后兩次檢測的液體容積變化偏小,故密度偏大(有中學生覺得前后檢測的液體容積變化大,這是不正確的。物體容積的變化,是通過前后兩次燒杯讀數的差值進行反映的。“物質吸水”,不是將水吞掉一部份后液體容積檢測前后變化大,而是在實驗過程中,物質吸干水份后,燒杯內水的量變少,造成液面的變化少,所以誤覺得液體容積變化小。)
3、在檢測過程中形成的偏差:
①測量物質質量時,先測容積,物體表面沾有水,造成質量測定偏大,故密度偏大;
②測量液體質量時,滴定管中的液體未全部例入燒瓶中,導致所測液體的質量偏小,故密度偏小。
二、由容積檢測造成的偏差
1、在檢測過程中造成的偏差
①用溢水法檢測固體容積時,在燒瓶中搜集到的水未完全放入滴定管,致使所測物體的容積偏小,故密度偏大;
②將固體裝入燒杯時,有水濺出,造成所測物體的容積偏小,故密度偏大;
③測量粉末狀物質時,沒有將物質壓實,致使容積檢測結果偏大,故密度偏小;
④測量液體容積時,燒瓶中的液體未全部放入燒杯中,造成所測液體容積偏小,故密度偏大。
2、由讀取燒杯中液體的容積時,觀察方法錯誤,造成結果錯誤。
①俯視讀數:視線過高,導致液體的容積讀數偏大,故密度偏小;
②仰視讀數:視線過高,導致液體的容積讀數偏小,故密度偏大。
剖析在檢測過程中形成偏差的緣由、對實驗結果導致的影響,實驗方法其實不同,但其剖析緣由的步驟基本相同:首先,剖析實驗操作過程中檢測質量,還是容積不確切;其次物理實驗用天平測物體的質量,判定不確切的化學量對實驗結果導致的影響偏大還是偏小;其一,代入密度檢測公式進行判定。
例:進行“測量果汁的密度”的實驗(2018上海中試題改編):
①為了檢測結果更確切,下述實驗步驟的合理次序是(用字母表示)
A.估算牛奶的密度
B.用天平測出空燒瓶的質量
C.燒瓶中盛適量的牛奶,用天平測出牛奶和燒瓶的總質量
D.調節天平平衡
E.將燒瓶中的果汁全部放入燒杯中,讀出牛奶的容積
②用這些方式檢測的牛奶密度與真實值相比,有哪些不同?假如要求更精確的檢測牛奶密度物理實驗用天平測物體的質量,請在實驗①的基礎上進行改進。
③不用量杯,只需添加一個完全相同的燒瓶和適量的水,也可以完成該實驗。
實驗步驟如下:
a.用已調好的天平測出空燒瓶的質量,記為m0;
b.向一個燒瓶放入適量牛奶,用天平測出牛奶和燒瓶的總質量,記為m1;
c.向另一個燒瓶中放入與牛奶等深度的水(如圖乙),用天平測出水和燒瓶的總質量,記為m2;
d.牛奶的密度ρ牛奶=(水的密度用ρ水表示)
【解析】①實驗步驟的確定,首先能保證完成檢測任務,其次實驗過程要嚴謹,盡可能地減少偏差。按照題中提供的方式,填寫DCEBA。
②這種方式檢測出的果汁密度比真實值偏大,緣由是在實際操作過程中,燒瓶中總會殘留果汁。改進方式:(1)將燒瓶中的一部份牛奶放入燒杯中,讀出牛奶的容積;(2)用天平測出燒瓶和剩余牛奶的質量;(3)估算C項中測出的總質量與天平檢測的質量差,結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,牛奶的質量:M橙=m1-m0,燒瓶內水的質量M水=m2-m0,牛奶的容積等于水的容積,代入密度公式估算,得牛奶的密度表達式是:ρ=[ρ水(m1-m0)]/(m2-m0)。
檢測液體密度時,假如只有燒杯沒有天平,借助被測液體和水相同的質量進行檢測;只有天平沒有量杯,借助被測液體和水相同的容積進行檢測:將同一容器在等同的高度做記號,分別盛水與待測液體至記號處,則容器內水的容積就是待測液體的容積。本題中牛奶容積的檢測便是借助這些標記法測容積。(感謝您的本次閱讀,敬請繼續關注作者“觀海松說教育”。倘若您有更好建議,敬請評論分享。)