對(duì)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)，可能存在多條思路、多種方案，那么在眾多實(shí)驗(yàn)方案中，我們應(yīng)如何選擇呢?一般來說，選擇實(shí)驗(yàn)方案主要有三條原則：

1.簡便性原則 即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各量易測。應(yīng)盡量避免實(shí)施那些原理復(fù)雜、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實(shí)驗(yàn)方案。

2.安全性原則 實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠，不會(huì)對(duì)人身和器材造成危害，使用易破、易碎的器材時(shí)有謹(jǐn)慎操作的意識(shí)。所需裝置和器材要易于置備，不能脫離實(shí)際，不能超出現(xiàn)有條件。

3.精確性原則 不同的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)原理、所用儀器以及實(shí)驗(yàn)重復(fù)性等方面所引入的誤差是不同的。在選擇方案時(shí)，應(yīng)對(duì)各種可能的方案進(jìn)行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的實(shí)驗(yàn)方案。

下面結(jié)合密度的測量，具體說明如何選擇實(shí)驗(yàn)方案。

小漢和小盼合作進(jìn)行“測定鹽水的密度”的實(shí)驗(yàn)。他們選擇的實(shí)驗(yàn)器材：天平(含砝碼)、量筒、燒杯、鹽水。

實(shí)驗(yàn)步驟：步驟一、用天平測出空燒杯的質(zhì)量m1

步驟二、將鹽水倒進(jìn)燒杯，用天平測出裝有鹽水的燒杯的總質(zhì)量m2

步驟三、將燒杯中的鹽水全部倒人量筒中，讀出鹽水的體積V

步驟四、計(jì)算出鹽水的密度：ρ=m/V　=(m2-m1)/V

他們收拾好實(shí)驗(yàn)器材后，一起對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行了評(píng)估，小漢說：我們的實(shí)驗(yàn)原理正確，實(shí)驗(yàn)器材使用恰當(dāng)，操作過程規(guī)范，讀數(shù)準(zhǔn)確，計(jì)算無誤，得出的鹽水密度是準(zhǔn)確的。

小盼說：在操作過程中，我發(fā)現(xiàn)有一點(diǎn)兒鹽水沾在燒杯內(nèi)壁上。這樣，盡管我們操作規(guī)范、讀數(shù)準(zhǔn)確、計(jì)算無誤，但我們測量得到的數(shù)據(jù)還是有了誤差，導(dǎo)致計(jì)算的結(jié)果也有誤差。

小漢認(rèn)真思考后，同意了小盼的意見。然后，他們一起繼續(xù)探討如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，盡量減小測量的誤差。根據(jù)小漢和小盼對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的評(píng)估，請(qǐng)思考：

(1)小盼這里所指的“測量誤差”是在上述實(shí)驗(yàn)步驟的第 步驟產(chǎn)生的，導(dǎo)致了鹽水體積讀數(shù) (填“偏大”或“偏小”)，從而使得鹽水密度的計(jì)算結(jié)果 (填“偏大”或“偏小”)。

(2)為了減小實(shí)驗(yàn)的誤差，必須從質(zhì)量和體積兩方面的測量進(jìn)行控制。根據(jù)小漢和小盼的分析意見，在不增加實(shí)驗(yàn)器材的條件下，提出你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差達(dá)到最小。實(shí)驗(yàn)步驟是： 。

(3)在你的設(shè)計(jì)方案中，控制誤差的思路是： 。

思路點(diǎn)撥：任何測量都有誤差，由于儀器的精度、人的讀數(shù)等原因引起的誤差是不可避免的。但是由于實(shí)驗(yàn)的操作方法不當(dāng)而引起的誤差，我們是可以避免的。題目測量的是燒杯中鹽水的密度，將杯中鹽水倒入量筒時(shí)，燒杯壁上會(huì)沾上鹽水，這樣測出的鹽水體積會(huì)偏小，算出的密度會(huì)偏大。

注意到了上述因素，小漢提出了改進(jìn)方案：

步驟一：用天平測出量筒的質(zhì)量m1

步驟二：將適量的鹽水倒入量筒中，測出鹽水的體積V

步驟三：用天平測出鹽水和量筒的質(zhì)量m2

步驟四：計(jì)算出鹽水密度ρ=(m2-m1)/V

單純從減小誤差的角度來考慮，上述步驟是正確的。但上述步驟忽略了另一重要因素──安全性。試想，量筒又細(xì)又高，底座面積又小，放在晃晃悠悠的天平上，一不留神就會(huì)翻倒，怎不讓實(shí)驗(yàn)者膽顫心驚。作為實(shí)驗(yàn)，安全性──包括人身安全和實(shí)驗(yàn)儀器安全，應(yīng)是實(shí)驗(yàn)者考慮的首要因素。而具有安全操作的意識(shí)，不僅對(duì)學(xué)生現(xiàn)在，就是將來走向社會(huì)，也是公民必須具備的基本素質(zhì)。

小盼注意到了儀器的安全性，于是提出用量杯代替量筒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小漢說，量杯比量筒粗矮，放到天平上不容易翻倒，這樣安全性有保障了，但量杯精確度比量筒差，測出的數(shù)值誤差較大，看來實(shí)驗(yàn)還需要再設(shè)計(jì)。

既然燒杯中的水無法全部倒入量筒，我們不妨讓它多剩一些，測出燒杯和剩下的鹽水的質(zhì)量，可知倒出去的鹽水質(zhì)量，倒出去的鹽水體積可由量筒直接測出，這樣就可算出倒出去的鹽水的密度。正是這樣經(jīng)歷多次設(shè)計(jì)，多次評(píng)估，考慮到各種因素，確定了最佳方案：

步驟一：將適量的鹽水倒入燒杯中，測出燒杯和鹽水的質(zhì)量m1

步驟二：把燒杯中的一部分鹽水倒入量筒中，用天平測出燒杯和剩余鹽水的質(zhì)量m2

步驟三：測出量筒內(nèi)鹽水的體積V

步驟四：計(jì)算出倒出部分的鹽水密度ρ=m/V =(m1-m2)/ V

這種方法避免了因鹽水沾在容器壁上所引起的誤差，保證m1、m2測量準(zhǔn)確，V讀數(shù)準(zhǔn)確。

通過上述實(shí)驗(yàn)過程，可以看出，對(duì)于探究方案的評(píng)估和選擇是科學(xué)探究活動(dòng)的重要組成部分。在日常實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)注意對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估，能對(duì)探究的行為和收集信息的科學(xué)性、可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。能對(duì)這種差異及引起這種差異的規(guī)律進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)和提出新的問題。對(duì)探究過程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，提出改進(jìn)探究方案的具體方法。

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