在科学研究中,实验的可重复性极为重要。因此,通过使用实验记录本详细记录实验步骤,并结合规范的实验操作技术,有助于重现实验结果。
例如,像液体体积这样的简单测量必须使用适当的玻璃器皿以确保准确性。应始终使用容量瓶、量筒或移液管等容量玻璃器皿来测量体积。体积读数应以弯月面底部为准。
烧杯和锥形瓶上的体积刻度并不精确,仅可作为参考。在选择容量玻璃器皿时,应选用能够容纳所需体积的最小容器。容量玻璃器皿的校准方式分为“排出”或“容纳”两种。
标有“量出式”的容器经过校准,可提供标示的体积,但需注意倒出液体后器壁会残留少量液体。因此,不应试图移除残留液体,否则会导致倒出的液体体积超过所需量。标有“量入式”的玻璃器皿可容纳并准确提供标示体积的液体,但需要将残留液体完全倒出,以确保接收到全部体积的液体。
我们进行测量以获得真实值。然而,测量结果总会存在一定程度的不确定性和误差。测量值是我们对实际值的最佳估计,而实际值通常未知。误差是测量值与实际值之间的差异。测量不确定度描述了我们认为实际值可能落入的范围。在记录测量结果时,保持适当数量的有效数字非常重要。
有效数字是指测量中具有意义的数字。最后一位数字定义了不确定性的程度。除前导零和末尾零以外的所有数字均为有效数字;当末尾零前面有小数点时,这些末尾零也是有效的。
例如,在使用直尺测量长度时,我们看到长度至少为1英寸,但肯定不到2英寸。因此,第一位有效数字是1。下一个刻度线代表0.1英寸,同样也是有效数字。
1.1 英寸的测量值具有两位有效数字,表示不确定度位于十分位。然而,实际宽度介于两条刻度线之间,因此当长度记录为 1.15 英寸时,不确定度位于百分位。
使用测量值进行计算时,切记不要将计算结果保留到比原始测量值更高的精度。这些额外的数字并不具有有效意义,不应包含在内。例如,当计算边长为 1.15 的正方形面积时,我们注意到该长度具有三位有效数字,因此结果也应保留三位有效数字。
计算得到的面积1.3225平方英寸包含五位有效数字,这在计算中引入了原始测量中并不存在的精确性。因此,正确的面积应为1.32平方英寸。
在本实验中,您将通过测量鸡蛋的密度并在计算和记录中使用有效数字,练习正确的实验技能。此外,您还将练习实验记录本中的记录方法,并考察容量玻璃器皿测量的准确性。