Question

6．实验课上老师让小明和小东做“测定盐水密度”的实验．小明首先写出了如下内容．
实验器材：天平（含砝码）、量筒、烧杯、盐水．
实验步骤：
步骤一：用天平测出空烧杯的质量m₁；
步骤二：将盐水倒进烧杯，用天平测出装有盐水的烧杯的总质量m₂；
步骤三：将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积V；
步骤四：计算出盐水的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{V}$．
他们收拾好实验器材后，一起对实验的过程进行了评估．小明对小东说：我们的实验原理正确，实验器材使用恰当，操作过程规范，读数准确，计算无误，得出的盐水密度是准确的．小东看完小明上面的实验报告内容，说：在操作过程中，我发现有一点儿盐水沾在烧杯内壁上．这样，尽管我们操作规范、读数准确、计算无误，但我们测量得到的数据还是有了误差，导致计算的结果也有误差．小明认真思考后，同意了小东的意见．然后，他们一起继续探讨如何改进实验方法，尽量减小测量的误差．
（1）小东这里所指的“测量误差”是在上述实验步骤的步骤三产生的，导致了盐水体积读数偏小（填“偏大”或“偏小”），从而使得盐水密度的计算结果偏大（填“偏大”或“偏小”）；
（2）为了减小实验的误差，必须从质量和体积两方面的测量进行控制．根据小明和小东的分析意见，在不增加实验器材的条件下，提出你的实验设计方案，使实验结果的误差达到最小．
实验步骤：
（3）在你的设计方案中，控制误差的思路是什么？

Answer 1

分析 步骤三说将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积V，很明显将有一部分水留在烧杯壁上，不能全部导入量筒内，导致了盐水的体积小了，根据密度公式可知：质量不变，所以测得的密度偏大了．减小误差的办法就是：去掉步骤一，改为测量剩余盐水和烧杯的总质量m₂，这样就防止了残留问题．

解答 解：（1）出现在第三步，将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积V，很明显将有一部分水留在烧杯壁上，不能全部导入量筒内，导致了盐水的体积小了，根据密度公式可知：质量不变，所以测得的密度偏大了；
（2）改进方案：步骤一：将适量的盐水倒入量筒中，测出盐水的体积V₁；
步骤二：用天平测出盐水和量筒的质量m₁；
步骤三：将量筒内的盐水倒出一部分，再测出量筒内剩余盐水的体积V₂、剩余盐水和量筒的质量m₂；
步骤四：计算出倒出部分的盐水密度
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{m1-m2}{V1-V2}$
（3）这种方法避免了因盐水沾在烧杯壁所引起的误差．
故答案为：（1）三；偏小；偏大；
（2）改进方案：步骤一：将适量的盐水倒入量筒中，测出盐水的体积V₁；
步骤二：用天平测出盐水和量筒的质量m₁；
步骤三：将量筒内的盐水倒出一部分，再测出量筒内剩余盐水的体积V₂、剩余盐水和量筒的质量m₂；
步骤四：计算出倒出部分的盐水密度
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{m1-m2}{V1-V2}$
（3）这种方法避免了因盐水沾在烧杯壁所引起的误差．

点评 本题考查液体密度的测量实验，进行误差分析，要找到产生误差的原因，才能减小误差．