测量液体密度实验误差的研究

1、  测量液体密度实验误差的研究   摘要：利用“流体静力测衡法”和“比重瓶法”测量盐水和酒精这两种液体的密度，并利用实验误差 理论 对这两个实验的结果 分析 误差，并对两个实验结果和误差进行综合比较，提出用上述两种 方法 测量盐水和酒精等液体时的实验仪器的选择和实验过程中应注意的 问题 。一、前言误差是不能避免的，由于测量仪器、实验条件以及种种因素的局限，测量时不能无限精确的，误差存在于一切测量之中，而且贯穿测量过程的始终。实验误差可以表征测量结果的可靠程度，反映测量的精确度。 研究 实验误差，可以使人们在接受一项测量任务时，要根据对测量误差的要求设计实

2、验方案，选择仪器和实验环境。在实验过程中和实验后，通过对误差大小及成因的分析，找到 影响 实验精确度的原因并加以校正。抱着这个目的，我选择本课题作为我的研究课题。 二、实验实验一：流体静力测衡法l        器材：物理天平、烧杯、蒸馏水、铝块、待测液体。（室温下水的密度为 0=1.00g/ cm3）l        原理：阿基米德原理指出，物体在液体中减少的重量等于它所排开的同体积的液体的重量。l    

3、;    步骤：1、 物理天平测定铝块在空气中的质量m；2、 将铝块用细线悬挂于称盘的挂钩上，再轻轻将其放入天平托盘上盛有水的烧杯上，称出此时固体在水中的视质量m1；3、 将盛有水的烧杯，换上盛有待测液体的烧杯，称出固体浸没在这种液体中的视质量m2。则：待测液体的密度 =l        注意事项：1、 天平的调节；2、 多次测量取平均；3、 测定视质量时，铝块须完全浸没在液体中，且不能接触容器器壁；4、 铝块放入待测液体前，须擦干其上的水珠。l    &

4、#160;   数据记录与处理：  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盐水的密度：  = = g/cm3=1.025 g/cm3酒精的密度： = = g/cm3=0.805 g/ cm3l        实验结论：1

5、、盐水的密度为：1.025 g/cm32、酒精的密度为：0.805 g/ cm3 实验二：比重瓶法l        器材：物理天平、比重瓶、镊子、吸水纸、移液管、细铜丝、待测液体、水l        原理：比重瓶是用玻璃制成的容积固定的容器，为保证瓶中容积恒定，瓶塞是用一个中间有毛细管的磨口塞子做成的。使用时，用移液管注入液体至瓶口，塞子塞紧，多余液体就会通过毛细管流出来，保证了比重瓶容积恒定不变。l  &

6、#160;     步骤：1、 用物理天平测定空比重瓶（连同瓶塞）质量m；2、 测定比重瓶盛满待测液体后总质量m1；3、 倒出液体，待其挥发后，重新在瓶内注满水后总质量为m2。则： =l        注意事项：1、 天平调节；2、 吸水纸的使用，保证瓶外、壁底无水珠；3、 实验程度的合理性，应考虑液体（酒精）的挥发，合理的程序可减少误差；4、 整个实验过程都要用镊子拿取比重瓶，因为p0与温度有关，且温度变化会引起玻璃的热胀冷缩而使比重瓶的体积发生变化，违背等容的原则。l &

7、#160;      数据记录与处理：测量物质测量次数m（g）m1（g）m2（g）计算 结果(g/ cm3)酒精119.1639.3844.270.805220.5040.2645.100.803320.0340.1244.860.809盐水119.1645.1744.271.036220.5045.9245.101.033320.0345.5844.861.029 l        实验结论：1、酒精的密度为：0.806g/ cm32、盐水的密度为：1.033g/

8、 cm3转贴于  三、误差 分析 ：由于间接测量有误差存在，势必导致间接测量也引起误差，这就是误差的传递。各部分误差组合成总误差，就是误差的合成。对于以上实验的误差的算术合成公式，函数表达式误差传递公式n=x-y绝对误差n=（x+y）n=x/y相对误差n/n=x/x+y/y l        实验一误差分析：盐水：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所以实验一的测量结果为盐水密度：1.025 0.002  g/cm3酒精密度：0.805 0.003 g/ cm3 l  

10、0;     实验二误差分析：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%盐水：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%所以实验二的测量结果为酒精密度：0.806 0.003 g/ cm3盐水密度：1.033 0.004 g/cm3  l        综合分析：1、在误差合成中，两个实验的合成公式是

12、一样的(即所测数据的意义及数目是相似的)。2、从实验原理来看，两个实验都是合理的，这两个实验都可以达到比其他同类实验减小误差的目的。主要反映在：由于这两个实验的实验仪器都是较精密的，因此可以减小仪器误差；由于这两个实验一个利用了阿基米德原理，另一个则是利用了等容原则，这两个 理论 是很经得起推敲的，因此如果实验过程得当，是可以避免理论误差的。从这两个角度来看，这两个实验所得结果是属于正常误差范围内的。3、从实验过程来说，也存在不足之处：（1）、实验一中，“铝块放入待测液体前，须擦干其上的水珠。”若铝块上的水珠没擦干，或人手或环境湿度较高，用手去拿铝块，都会 影响 结果。（）、实验二中，“吸水纸的使用，保证瓶外、壁底无水珠”，若吸水纸的碎屑或水珠粘在瓶外、瓶底，会影响结果。由于酒精挥发较快，因此在“倒出液体，待其挥发后，重新在瓶内注满水”这个步骤中，使较合理的。但在测盐水密度时，这个因素难以避免，就造成了盐水的测量结果不够准确。这就是这个实验测盐水密度的一个很大的不足之处，因此一般也不用这个 方法 测盐水密度。 四、结束语由于各种物体有它特有的物理特性或化学特性，因此在测量其密度时，必须考虑到各方面的因素（如挥发性，溶解性，化学反应等等），根据误差分析，恰当选择器材，限制影响误差的若干主要因