中考中的测量物质密度“误差分析”

吴娟娟

【摘要】“误差分析”，无非就是分析质量和体积是变大还是变小，解决此类问题应该重点去判断是哪个环节导致了误差的产生，然后进行分析判断质量和体积是基于什么原因而导致发生了变化，从而产生了误差.

【关键词】初中物理；误差分析；物质密度

1所测质量引起的误差

在测量物质的密度实验过程中，由于砝码、操作不当、实验顺序等原因都会导致物质的质量发生变化从而出现误差，因此纵观前后进行比较确定质量是否发生变化，可根据密度公式来判断误差.

例1（2022·青海）学习了密度知识后，某兴趣小组想测一测橡皮擦的密度，设计了如下实验.

（1）实验原理是____________；

（2）将天平放在____________桌面上，游码移到标尺左端零刻线处，调节平衡螺母，使天平平衡；

（3）将橡皮擦放在左盘，向右盘中加减砝码，并调节游码在标尺上的位置，直到横梁恢复平衡.游码的位置和所加砝码如图所示，则该橡皮擦的质量是____________g；

（4）利用量筒和水测出橡皮擦的体积为12cm3，可求出该橡皮擦的密度是____________g/cm3；

（5）若先用量筒和水测出橡皮擦的体积，再用天平测出橡皮擦的质量，这样测出的密度将____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.

分析（1）此题需要测量物质的密度，根据ρ=mV这一原理可知，需要测量物质的质量和体积，然后根据公式即可间接测量密度.

（2）天平使用时，需要放在水平臺面，然后将游码归零，再调节平衡.

（3）对于天平的读数，需要看清分度值，物体的质量等于砝码的质量+游码的质量，而读取游码读数时，需要看清左边对应的值即分度值，则物质的质量为m=10g+4.4g=14.4g.

（4）根据密度公式可知橡皮擦的密度.

（5）此题是误差的分析问题，首先看清若改变操作的顺序，会改变哪个量，若先测体积后测质量，由于橡皮擦表面会沾有水，此时用天平测质量必将偏大，根据可知，在体积不变的条件下，所测的密度则会偏大.

答案（1）ρ=mV；（2）水平；（3）14.4；（4）1.2；（5）偏大.

点评对于质量引起的误差，一定要判断是什么原因导致，是沾水还是吸水、是砝码生锈还是磨损、是否调平衡前游码归零等，然后再确定质量偏大还是偏小，也就是抓住问题的实质，明确方向，把脉问诊即可.

2所测体积引起的误差

针对这类问题一定要首先弄清是哪类测量，固体还是液体，是利用何种器材进行的测量，是器材还是方法的原因等，要做到目标明确、准确定位，比如：测量液体密度的实验中，若方法步骤不恰当，把烧杯内液体倒入量筒中时，会出现烧杯壁上残留液体，则会导致所测液体体积偏小，从而导致密度测量出现误差.

例2（2022·江苏苏州）疫情期间“停课不停学”，在云课堂上物理老师要求学生利用家中的物品测量冰糖的密度.

（1）小明找来电子秤、喝糖浆用的量杯、大米等物品进行实验.

①把____________放在电子秤盘上，测出它的质量为m；

②向量杯中加入适量的大米，将冰糖完全放入米中，读出体积为V1；

③取出冰糖，读出量杯中大米的体积为V2；

④利用测量的数据，计算冰糖的密度ρ=____________（用m、V1和V2表示）.

（2）线上交流时，小华的测量方法和小明相同，只是小明用大米，小华用芝麻.你认为谁的测量结果误差更小？理由是：____________.

分析此题是测量易溶于水的固体，因此不能通过溢水法进行测量体积，需要等效的方法进行测量.

（1）在测量物质的密度时，首先要测量物质的质量，因此把冰糖放在电子秤盘上测它的质量.在测量体积时，由于冰糖溶于水，所以利用大米代替水，即等效排米法来测量出冰糖的体积为V1－V2，则冰糖的密度为ρ=mV=mV1－V2.

（2）此问是考查实验误差问题，由于大米之间的空隙比较大，导致测量的冰糖体积会偏大，而小华所用芝麻的体积小，芝麻之间的空隙小，这样测量冰糖体积会更准确一些，即小华实验误差较小.

答案（1）①冰糖；④mV1－V2；（2）因为芝麻的体积小，芝麻之间的空隙小，这样在测冰糖的体积时误差比较小，故测量密度时，误差较小.

点评针对体积造成的误差的原因很多，要全面地进行分析总结，比如2022重庆A卷中是由于绳子浸入水中导致所测体积偏大从而导致所测密度偏小，所以在分析此类问题要抓住重点和实质，分析因才能有果，从繁杂的测量方法中寻找产生误差的原因，把看似复杂的问题简单化，学会归纳总结，才能有更好的效果.

3结语

总之，导致密度测量出现误差的原因五花八门，不管是器材本身的问题，又或是器材使用的问题，还是器材的读取问题，都要正确对待，因此在密度测量时，要从实验方法、器材的选择、操作顺序等不同的角度考虑问题，抓质量看体积，从而判断分析出误差，才能在中考中稳操胜券.

参考文献：

[1]王莉.减小物理实验误差的方法[J].数理化学习，2011（04）：82-83.

[2]沈丹.物质密度测量时产生误差的原因分析[J].中学生数理化（学研版），2014（02）：47.

[3]王春锋.浅谈物质密度测量误差分析之“固体吸水”问题[J].物理通报，2021（11）：28-29+34.

[4]杨淑霞.物质密度测量误差分析[J].中学生数理化（八年级物理）（配合人教社教材），2013（12）：14-15.