測量液體密度實驗誤差的研究

1、  測量液體密度實驗誤差的研究   摘要：利用“流體靜力測衡法”和“比重瓶法”測量鹽水和酒精這兩種液體的密度，并利用實驗誤差 理論 對這兩個實驗的結(jié)果 分析 誤差，并對兩個實驗結(jié)果和誤差進(jìn)行綜合比較，提出用上述兩種 方法 測量鹽水和酒精等液體時的實驗儀器的選擇和實驗過程中應(yīng)注意的 問題 。一、前言誤差是不能避免的，由于測量儀器、實驗條件以及種種因素的局限，測量時不能無限精確的，誤差存在于一切測量之中，而且貫穿測量過程的始終。實驗誤差可以表征測量結(jié)果的可靠程度，反映測量的精確度。 研究 實驗誤差，可以使人們在接受一項測量任務(wù)時，要根據(jù)對測量誤差的要求設(shè)計實

2、驗方案，選擇儀器和實驗環(huán)境。在實驗過程中和實驗后，通過對誤差大小及成因的分析，找到 影響 實驗精確度的原因并加以校正。抱著這個目的，我選擇本課題作為我的研究課題。 二、實驗實驗一：流體靜力測衡法l        器材：物理天平、燒杯、蒸餾水、鋁塊、待測液體。（室溫下水的密度為 0=1.00g/ cm3）l        原理：阿基米德原理指出，物體在液體中減少的重量等于它所排開的同體積的液體的重量。l    

3、;    步驟：1、 物理天平測定鋁塊在空氣中的質(zhì)量m；2、 將鋁塊用細(xì)線懸掛于稱盤的掛鉤上，再輕輕將其放入天平托盤上盛有水的燒杯上，稱出此時固體在水中的視質(zhì)量m1；3、 將盛有水的燒杯，換上盛有待測液體的燒杯，稱出固體浸沒在這種液體中的視質(zhì)量m2。則：待測液體的密度 =l        注意事項：1、 天平的調(diào)節(jié)；2、 多次測量取平均；3、 測定視質(zhì)量時，鋁塊須完全浸沒在液體中，且不能接觸容器器壁；4、 鋁塊放入待測液體前，須擦干其上的水珠。l    &

4、#160;   數(shù)據(jù)記錄與處理：  m（克）m（克）m1（克）m1（克）m2（克）m2（克）20.650.0013.060.0112.860.0020.650.0013.050.0012.850.0120.660.0113.050.0012.870.01平均值20.650.0013.050.0012.860.01鹽水的密度：  = = g/cm3=1.025 g/cm3酒精的密度： = = g/cm3=0.805 g/ cm3l        實驗結(jié)論：1

5、、鹽水的密度為：1.025 g/cm32、酒精的密度為：0.805 g/ cm3 實驗二：比重瓶法l        器材：物理天平、比重瓶、鑷子、吸水紙、移液管、細(xì)銅絲、待測液體、水l        原理：比重瓶是用玻璃制成的容積固定的容器，為保證瓶中容積恒定，瓶塞是用一個中間有毛細(xì)管的磨口塞子做成的。使用時，用移液管注入液體至瓶口，塞子塞緊，多余液體就會通過毛細(xì)管流出來，保證了比重瓶容積恒定不變。l  &

6、#160;     步驟：1、 用物理天平測定空比重瓶（連同瓶塞）質(zhì)量m；2、 測定比重瓶盛滿待測液體后總質(zhì)量m1；3、 倒出液體，待其揮發(fā)后，重新在瓶內(nèi)注滿水后總質(zhì)量為m2。則： =l        注意事項：1、 天平調(diào)節(jié)；2、 吸水紙的使用，保證瓶外、壁底無水珠；3、 實驗程度的合理性，應(yīng)考慮液體（酒精）的揮發(fā)，合理的程序可減少誤差；4、 整個實驗過程都要用鑷子拿取比重瓶，因為p0與溫度有關(guān)，且溫度變化會引起玻璃的熱脹冷縮而使比重瓶的體積發(fā)生變化，違背等容的原則。l &

7、#160;      數(shù)據(jù)記錄與處理：測量物質(zhì)測量次數(shù)m（g）m1（g）m2（g）計算 結(jié)果(g/ cm3)酒精119.1639.3844.270.805220.5040.2645.100.803320.0340.1244.860.809鹽水119.1645.1744.271.036220.5045.9245.101.033320.0345.5844.861.029 l        實驗結(jié)論：1、酒精的密度為：0.806g/ cm32、鹽水的密度為：1.033g/

8、 cm3轉(zhuǎn)貼于  三、誤差 分析 ：由于間接測量有誤差存在，勢必導(dǎo)致間接測量也引起誤差，這就是誤差的傳遞。各部分誤差組合成總誤差，就是誤差的合成。對于以上實驗的誤差的算術(shù)合成公式，函數(shù)表達(dá)式誤差傳遞公式n=x-y絕對誤差n=（x+y）n=x/y相對誤差n/n=x/x+y/y l        實驗一誤差分析：鹽水：e1= /=(m- m2)/ (m- m2)+(m- m1)/ (m- m1)=(m+m2)/ (m- m2)+(

9、m+ m1)/ (m- m1)=0.01/7.79+0.00/7.60=0.13酒精：e2= /=(m- m2)/ (m- m2)+(m- m1)/ (m- m1)=(m+m2)/ (m- m2)+(m+ m1)/ (m- m1)=0.01/6.12+0.01/7.60=0.29所以實驗一的測量結(jié)果為鹽水密度：1.025 0.002  g/cm3酒精密度：0.805 0.003 g/ cm3 l  

10、0;     實驗二誤差分析：酒精：e1= /=(m1- m)/ (m1- m) +(m2- m)/ (m2- m) =(m+m1)/ (m1- m)+(m+ m2)/ (m2- m)=0.04/19.99+0.04/24.86=0.36%鹽水：e2= /=(m1- m)/ (m1- m) +(m2- m)/ (m2- m) =(m+m1)/ (m1- m)+(m+ m2)/&

11、#160;(m2- m)          =0.04/25.42+0.04/24.6          =0.32%所以實驗二的測量結(jié)果為酒精密度：0.806 0.003 g/ cm3鹽水密度：1.033 0.004 g/cm3  l        綜合分析：1、在誤差合成中，兩個實驗的合成公式是

12、一樣的(即所測數(shù)據(jù)的意義及數(shù)目是相似的)。2、從實驗原理來看，兩個實驗都是合理的，這兩個實驗都可以達(dá)到比其他同類實驗減小誤差的目的。主要反映在：由于這兩個實驗的實驗儀器都是較精密的，因此可以減小儀器誤差；由于這兩個實驗一個利用了阿基米德原理，另一個則是利用了等容原則，這兩個 理論 是很經(jīng)得起推敲的，因此如果實驗過程得當(dāng)，是可以避免理論誤差的。從這兩個角度來看，這兩個實驗所得結(jié)果是屬于正常誤差范圍內(nèi)的。3、從實驗過程來說，也存在不足之處：（1）、實驗一中，“鋁塊放入待測液體前，須擦干其上的水珠?！比翡X塊上的水珠沒擦干，或人手或環(huán)境濕度較高，用手去拿鋁塊，都會 影響 結(jié)果。（）、實驗二中，“吸水紙的使用，保證瓶外、壁底無水珠”，若吸水紙的碎屑或水珠粘在瓶外、瓶底，會影響結(jié)果。由于酒精揮發(fā)較快，因此在“倒出液體，待其揮發(fā)后，重新在瓶內(nèi)注滿水”這個步驟中，使較合理的。但在測鹽水密度時，這個因素難以避免，就造成了鹽水的測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確。這就是這個實驗測鹽水密度的一個很大的不足之處，因此一般也不用這個 方法 測鹽水密度。 四、結(jié)束語由于各種物體有它特有的物理特性或化學(xué)特性，因此在測量其密度時，必須考慮到各方面的因素（如揮發(fā)性，溶解性，化學(xué)反應(yīng)等等），根據(jù)誤差分析，恰當(dāng)選擇器材，限制影響誤差的若干主要因