測(cè)量液體密度實(shí)驗(yàn)誤差的研究

1、測(cè)量液體密度實(shí)驗(yàn)誤差的研究    摘要：利用“流體靜力測(cè)衡法”和“比重瓶法”測(cè)量鹽水和酒精這兩種液體的密度，并利用實(shí)驗(yàn)誤差理論對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析誤差，并對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和誤差進(jìn)行綜合比較，提出用上述兩種方法測(cè)量鹽水和酒精等液體時(shí)的實(shí)驗(yàn)儀器的選擇和實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題。一、前言誤差是不能避免的，由于測(cè)量?jī)x器、實(shí)驗(yàn)條件以及種種因素的局限，測(cè)量時(shí)不能無限精確的，誤差存在于一切測(cè)量之中，而且貫穿測(cè)量過程的始終。實(shí)驗(yàn)誤差可以表征測(cè)量結(jié)果的可靠程度，反映測(cè)量的精確度。研究實(shí)驗(yàn)誤差，可以使人們?cè)诮邮芤豁?xiàng)測(cè)量任務(wù)時(shí)，要根據(jù)對(duì)測(cè)量誤差的要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇儀器和實(shí)驗(yàn)

2、環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)過程中和實(shí)驗(yàn)后，通過對(duì)誤差大小及成因的分析，找到影響實(shí)驗(yàn)精確度的原因并加以校正。抱著這個(gè)目的，我選擇本課題作為我的研究課題。二、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：流體靜力測(cè)衡法l        器材：物理天平、燒杯、蒸餾水、鋁塊、待測(cè)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(cè)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(shí)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(cè)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(cè)液體的密度 =l        注意事項(xiàng)：1、 天平的調(diào)節(jié)；2、 多次測(cè)量取平均；3、 測(cè)定視質(zhì)量時(shí)，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(cè)液體前，須擦干其上的水珠。l        數(shù)

4、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(shí)驗(yàn)結(jié)論：1、鹽水的密度為：1.025 g/cm32、酒精的密度

5、為：0.805 g/ cm3實(shí)驗(yàn)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(cè)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(gè)中間有毛細(xì)管的磨口塞子做成的。使用時(shí)，用移液管注入液體至瓶口，塞子塞緊，多余液體就會(huì)通過毛細(xì)管流出來，保證了比重瓶容積恒定不變。l        步驟：1、 用

6、物理天平測(cè)定空比重瓶（連同瓶塞）質(zhì)量m；2、 測(cè)定比重瓶盛滿待測(cè)液體后總質(zhì)量m1；3、 倒出液體，待其揮發(fā)后，重新在瓶?jī)?nèi)注滿水后總質(zhì)量為m2。則： =l        注意事項(xiàng)：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(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)過程都要用鑷子拿取比重瓶，因?yàn)閜0與溫度有關(guān)，且溫度變化會(huì)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        數(shù)

7、據(jù)記錄與處理：測(cè)量物質(zhì)測(cè)量次數(shù)m（g）m1（g）m2（g）計(jì)算結(jié)果(g/ cm3)酒精119.1639.3844.270.805220.5040.2645.100.803320.0340.1244.860.809鹽水119.1645.1744.271.036220.5045.9245.101.033320.0345.5844.861.029l        實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1、酒精的密度為：0.806g/ cm32、鹽水的密度為：1.033g/ cm3三、誤差分析：由于間接測(cè)量有誤差存在，勢(shì)必導(dǎo)致間接測(cè)量也引起誤差，這就是誤差的傳

8、遞。各部分誤差組合成總誤差，就是誤差的合成。對(duì)于以上實(shí)驗(yàn)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(duì)誤差N=（x+y）N=x/y相對(duì)誤差N/N=x/x+y/yl        實(shí)驗(yàn)一誤差分析：鹽水：E1= /=(m- m2)/ (m- m2)+(m- m1)/ (m- m1)=(m+m2)/ (m- m2)+(m+ m1)/ (m- m1)=0.01/7.79+0.00/7.60=0.13酒精：E2=

9、/=(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(shí)驗(yàn)一的測(cè)量結(jié)果為鹽水密度：1.025 0.002  g/cm3酒精密度：0.805 0.003 g/ cm3l        實(shí)驗(yàn)二誤差分析：酒精：E1= /=(m1- m)/ (m1- 

10、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)/ (m2- m)=0.04/25.42+0.04/24.6=0.32%所以實(shí)驗(yàn)二的測(cè)量結(jié)果為酒精密度：0.806 0.003 g/

11、cm3鹽水密度：1.033 0.004 g/cm3l        綜合分析：1、在誤差合成中，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的合成公式是一樣的(即所測(cè)數(shù)據(jù)的意義及數(shù)目是相似的)。2、從實(shí)驗(yàn)原理來看，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是合理的，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都可以達(dá)到比其他同類實(shí)驗(yàn)減小誤差的目的。主要反映在：由于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)儀器都是較精密的，因此可以減小儀器誤差；由于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)一個(gè)利用了阿基米德原理，另一個(gè)則是利用了等容原則，這兩個(gè)理論是很經(jīng)得起推敲的，因此如果實(shí)驗(yàn)過程得當(dāng)，是可以避免理論誤差的。從這兩個(gè)角度來看，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果是屬于正常誤差范圍內(nèi)的。3、

12、從實(shí)驗(yàn)過程來說，也存在不足之處：（1）、實(shí)驗(yàn)一中，“鋁塊放入待測(cè)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(huì)影響結(jié)果。（）、實(shí)驗(yàn)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(huì)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?jī)?nèi)注滿水”這個(gè)步驟中，使較合理的。但在測(cè)鹽水密度時(shí)，這個(gè)因素難以避免，就造成了鹽水的測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確。這就是這個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)鹽水密度的一個(gè)很大的不足之處，因此一般也不用這個(gè)方法測(cè)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(cè)量其密度時(shí)，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)